پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال:1397 | دوره:25 | شماره:3 |تعداد مقالات:20

یکی از پدیده هایی که در شبکه لوله ها باعث ایجاد خسارت و کاهش عمرمفید تاسیسات آبی می شود، پدیده ضربه قوچ یا چکش آبی است. روش های عددی مختلفی در تحلیل این مساله به کار گرفته شده است. در تمامی روشهای عددی ارائه شده، محیط پیوستار مساله بایستی توسط ابزاری گسسته سازی شود تا مجهولات مساله که همان مقادیر سرعت و فشار ناشی از قطع ناگهانی جریان و حرکت موج فشاری در طول لوله می باشند، پس از طی فرایند حل، محاسبه گردند. با محاسبه دقیق این مجهولات، پیش از طراحی سازه ها می توان تمهیدات مناسبی در کاهش تنش های ناشی از رخداد ضربه قوچ، اتخاذ نمود. سابقه و هدف روش مرسوم برای مدلسازی معادلات دیفرانسیلی که این پدیده را تشریح می کنند، روش خطوط مشخصه است. به طور کل، در روش های معمول به خوبی توسعه یافته ی اجزای محدود، احجام محدود و تفاضل های محدود، گسسته سازی حوزه ی مکانی مساله با استفاده از ابزاری به نام شبکه بندی صورت می گیرد. با وجود استفاده مفید از این روش ها در بسیاری از زمینه های علمی، شبکه بندی، فرایندی پرهزینه و دردسرساز، به ویژه در مسائلی با مرزهای پیچیده است. همین امر انگیزه ی اصلی ابداع روش های بدون شبکه بوده است. در این گونه روش ها حوزه ی مکانی مساله توسط تعدادی نقطه به سادگی گسسته سازی می شود. مواد و روش ها در پژوهش حاضر، جهت مدلسازی ضربه قوچ کلاسیک در سیستمی شامل شیر، لوله و مخزن، از روش عددی بدون شبکه حداقل مربعات گسسته همپوش استفاده می شود. در رهیافت ارائه شده، از روش ضمنی کرنک نیکلسون برای گسسته سازی زمانی استفاده شده تا بتوان شرط کوچکتر بودن گام زمانی را برای پایداری حل از بین برد. در این روش، معادلات پیوستگی و مومنتوم جهت محاسبه مقادیر سرعت و فشار در صفحه x-t با استفاده از داده های گام زمانی قبلی، به طور همزمان محاسبه می شود. رهیافت ارائه شده کاملا ماتریسی بوده و فرایند حل، شامل چند عملیات جبری ساده می باشد که بر روی ماتریس های تنک صورت می گیرد. یافته ها در مقاله حاضر، ابتدا معادلات حاکم بر ضربه قوچ نوشته شده و سپس، کلیات روش عددی بدون شبکه حداقل مربعات گسسته همپوش به طور کامل، تشریح شده است. در ادامه، چندین آزمایش معتبر در مورد ضربه قوچ با روش فوق، مدلسازی شده و در انتها نیز یک مساله با به کارگیری روش کرنک-نیکلسون در حالات مختلف، تحلیل گردیده است. نتایج حاصل از مدلسازی مسائل با نتایج سایر روشهای عددی معتبر نظیر روش MOCو روش عددی به کار رفته توسط "زیلک" در نقاط بحرانی لوله نظیر پشت شیر و وسط لوله مورد برازش قرار گرفته است. همچنین، تحلیل هیدرولیکی مسائل و نحوه محاسبه جوابهای دقیق، به طور کامل، تشریح گردیده است. در نهایت، پس از به-کارگیری معیار مجموع مربعات خطا و تخمین خطایی کمتر از 5 درصد در کل بازه مورد بررسی، مشخص گردید که از این روش، می توان به عنوان یکی از روش های عددی دقیق، ساده و کم هزینه در مدلسازی مسایل ضربه قوچ استفاده نمود. نتیجه گیری عدم نیاز به انتگرالگیری، عملیات ریاضی کاملا ماتریسی و نیز بدون شبکه بودن فضای مساله از ویژگی های مهم روش عددی بدون شبکه است که علاوه بر کاهش منابع خطا می تواند یکی از دقیق ترین روش های حل عددی پدیده ضربه قوچ در سیستم لوله ها به شمار آید.

سابقه و هدف: با توجه به کمبود منابع آب در دسترس و افزایش مداوم تقاضای آب، احداث سدهای جدید امری اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. سدها از جمله سازه های زیربنائی برای ذخیره و تأمین آب به ویژه در دوره های خشک سالی هستند. چنانچه بهره برداری از مخازن بهینه باشد، اهداف سد به نحو مطلوبی تأمین می شود، ولی از آنجاکه بهره برداری بهینه از سیستم های بزرگ منابع آبی وقت گیر، پیچیده و بعضاً دست نیافتنی است، استفاده از روش های جایگزین مدل های بهینه سازی که با دقت قابل قبول، امکان رسیدن به جواب مناسب نزدیک به بهینه را داشته باشند، راه حل مناسبی به نظر می رسد. یکی از این سدها که در مرحله اجرا می باشد، سد مخزنی نهب واقع بر روی رودخانه خررود در استان قزوین است. هدف بهره برداری از این سد، ذخیره جریانات نابهنگام و سیلابی رودخانه خررود و تنظیم آن برای تامین حقابه اراضی کشاورزی پایین دست و تغذیه آبخوان دشت قزوین می باشد. هدف از این تحقیق، بررسی نحوه تخصیص آب به مصارف کشاورزی، زیست محیطی و تغذیه مصنوعی آبخوان در شرایط خشک سالی با استفاده از مدل MODSIM می باشد. مواد و روش ها: شبیه سازی بهره برداری از سد نهب با استفاده از مدل MODSIM، برای یک دوره بلندمدت 50 ساله و طی سال-های آبی 45-1344 تا 94-1393 و همچنین یک دوره خشک سالی هیدرولوژیکی 17 ساله طی سال های آبی 78-1377 تا 94-1393 که بر اساس تغییرات متوسط آبدهی رودخانه نسبت به میانگین طولانی مدت تعیین گردیده، انجام شده است. شبیه سازی به صورت ماهانه برای چهار گزینه قبل از رسوب گذاری ، رسوب گذاری 20 ساله ، رسوب گذاری 50 ساله و شرایط مخزن صفر انجام شده است. اولویت بندی تخصیص آب شامل اولویت اول نیاز زیست محیطی ، دوم حقابه کشاورزی و سوم نیاز تغذیه مصنوعی اختصاص داده شد. کاهش حجم آب خررود در محل احداث سد از سال آبی 78-1377 تا آخرین سال آبی 94-1393 ، به دلایل مختلف از جمله خشک سالی و برداشت از بالادست، باعث افت عملکرد سد نهب شده است، به طوری که نیازهای هیچ یک از بخش های مصرفی در حد قابل قبول تأمین نشده است. یافته ها: با مقایسه نتایج گزینه های مربوط به رسوب گذاری مشخص می شود که در شرایط رسوبگذاری 20 ساله، مخزن سد بهترین عملکرد را دارد که به دلیل حجم مرده کم در مقایسه با حجم مفید مخزن در این شرایط است. با مقایسه عملکرد مخزن در شرایط مخزن صفر با گزینه های رسوبگذاری مشخص می شود که احداث سد تأثیر چندانی بر روی بهبود شرایط توزیع آب نخواهد داشت و مقادیر تأمین در این شرایط بهبود قابل توجهی نخواهد کرد. بمنظور ارزیابی نتایج شبیه سازی بهره برداری از مخزن سد نهب در گزینه های مختلف از شاخص های درصد تأمین حجمی ، اعتماد پذیری، برگشت پذیری و آسیب پذیری استفاده شده است. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که در شبیه سازی بلند مدت (50 ساله) و شرایط خشک سالی احداث سد تغییر بسیار کمی در افزایش درصد تامین حجمی و زمانی نیاز آب در منطقه خواهد داشت، به طوری که درصد تأمین کل حقابه ها در شرایط رسوبگذاری 20 ساله و 50 ساله به ترتیب از 4/77 به 7/37 درصد و از 7/73 به 8/35 درصد و برای شرایط مخزن صفر از 8/58 به 1/34 درصد کاهش یافته است، که در صورت ادامه شرایط خشکسالی و افزایش 1 تا 2 درصدی میزان تامین ها نسبت به شرایط موجود، احداث سد و ادامه روند اجرای آن را کاملاً توجیه ناپذیر می نماید. نتیجه گیری: به طور کلی می توان نتیجه گرفت که در صورت ادامه روند خشک سالی، احداث سد نهب جهت بهبود شرایط توزیع آب توجیه پذیر نمی باشد و شاید تنها کاربرد آن کنترل سیلاب های ناگهانی و جلوگیری از خسارت ناشی از سیلاب در پایین دست سد باشد.

سابقه و هدف: فسفر یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان و همچنین فسفر یکی از منابع آلودگی آب ها است که به دلیل مصرف بی رویه کودهای شیمیایی و ورود فاضلاب های شهری و صنعتی به منابع آب ایجاد می شود. فسفر دارای تغییرات زمانی و مکانی بالایی است که ناشی از عواملی مانند شدت بارندگی، کاربری اراضی، شیب منطقه و فرسایش خاک می باشد. هدف از انجام این مطالعه بررسی تغییرات زمانی آلودگی فسفر در طول رودخانه سیاهرود واقع در استان گیلان بود. موادوروش ها: این پژوهش در رودخانه سیاهرود رشت که حوضه آن دارای کاربری های جنگل (نواحی جوکلبندان و سراوان)، کشاورزی (ناحیه سنگر)، صنعتی (نواحی سراوان و دانشگاه)و شهری (نواحی گیل و گلسار) است، انجام شد. نمونه برداری طی یک دوره ده ماهه از نقاط مختلف با کاربری های متفاوت در طول رودخانه انجام شد. مقادیر فسفر کل، محلول و چسبیده به ذرات در نمونه های آب، مقدار مواد جامد کل، محلول و معلق اندازه گیری شد. اندازه گیری فسفر کل با روش هضم با پرسولفات پتاسیم انجام شد. مقدار نیتروژن نیز در چهار ماه آذر، دی، بهمن و اسفند با استفاده از روش کجلدال اندازه گیری شده است. یافته ها: نتایج نشان داد که میزان آلودگی فسفر این رودخانه در محدوده کاربری شهری (منطقه گلسار 261/0 میلی گرم در لیتر) و صنعتی بیش تر از سایرکاربری ها می باشد. در فصل زمستان عمده فسفر محلول خروجی از کاربری کشاورزی بوده است و در تابستان از کاربری شهری بیشترین مقدار خروجی فسفر محلول می باشد. بالاترین مقدار آلودگی فسفر (296/0 میلی گرم در لیتر) در منطقه گلسار مشاهده شده است. علت زیاد بودن میزان فسفر کل در نقطه جوکلبندان (188/0 میلی گرم در لیتر) را می توان به تخریب جنگل های موجود و شیب بالای این منطقه نسبت داد. بخش عمده ذرات جامد خارج شده از حوضه نیز به شکل معلق بوده است (میانگین سالانه 503 میلی گرم در لیتر). نتایج نشان داد که میانگین زمانی غلظت اشکال مختلف فسفر شامل فسفر کل، فسفر محلول و فسفر چسبیده به ذرات در مکان های مختلف دارای اختلاف معنی داری است و در بخش انتهایی رودخانه بیش ترین است. میانگین کل (زمانی-مکانی) غلظت فسفر محلول و فسفر چسبیده به ذرات در رودخانه مورد مطالعه اختلاف معنی داری نداشتند. نتایج حاکی از وجود یک رابطه نمایی (54/0R2=) بین غلظت فسفر محلول و مواد جامد محلول بود. همچنین مشاهده شد که خروجی فسفر نیز تابعی از زمان است و با تغییرات ماهانه میزان و شکل خروجی فسفر به شدت تغییر می کند. نتیجه گیری: به طور کلی میزان آلودگی فسفر از ابتدا تا انتهای رودخانه روند افزایش داشت و آلودگی فسفر دارای تغییرات زمانی بالایی بود. بالابودن میزان فسفر از حدمجاز در مناطق کشاورزی مانند سنگر عمدتا در فصل بارندگی و ناشی از فرسایش خاک تشخیص داده شد، در حالی که زیادی فسفر در مناطق شهری را می توان به دلیل ورود فاضلاب های شهری و صنعتی به داخل رودخانه دانست. بنابراین با ممانعت از فرسایش خاک در اراضی کشاورزی و جلوگیری از تخلیه فاضلاب های شهری و صنعتی به داخل رودخانه به مقدار زیادی از آلودگی فسفر جلوگیری خواهد شد.

سابقه و هدف: کادمیم یکی از متداول ترین آلاینده های زیست محیطی است که می تواند اثر نامطلوبی بر روی همه ارگانیسم های زنده داشته باشد. از این رو یک روش پالایشی صحیح برای کاهش فراهمی فلز در خاک مورد نیاز است. از آنجا که نانومواد واکنش پذیری و ظرفیت جذب سطحی بیشتری نسبت به همان مواد در اندازه معمولی دارند، از این رو با گسترش کاربردهای مختلف نانوفناوری در زندگی بشر، ارزیابی کارایی نانوذرات در پالایش خاک های آلوده مورد توجه محققان قرار گرفت. با این حال تا کنون در مورد امکان تثبیت فلزات سنگین بوسیله نانوهیدروکسی آپاتیت (nHAP) در خاک های آهکی گزارشی منتشر نشده است. به این منظور آزمایش حاضر با هدف بررسی تاثیر کاربرد nHAP بر تثبیت کادمیم در یک خاک آهکی آلوده طراحی شد. مواد و روش ها: این آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی به صورت آزمایش فاکتوریل با 3 تکرار انجام شد. ابتدا خاک در سه سطح کادمیم (صفر، 20 و 40 میلی گرم بر کیلوگرم خاک با استفاده از نمک کلرید کادمیم) آلوده و به مدت یک ماه در رطوبت 70 % ظرفیت زراعی نگهداری شد. سپس nHAP در سه سطح (صفر، 25/0 و 1 درصد) به نمونه های خاک اضافه شد. پس از 30 روز خواباندن، گونه بندی کادمیم با استفاده از عصاره گیری متوالی و قابلیت جذب کادمیم در خاک با عصاره گیر DTPA مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی تاثیر nHAP در شدت پیوند کادمیم با خاک و تحرک کادمیم در خاک از نمایه تفکیک کاهش یافته (IR) و فاکتور تحرک استفاده گردید. یافته ها: نتایج نشان داد که کاربرد nHAP غلظت کادمیم را در بخش تبادلی و آلی کاهش و در بخش کربناتی بطور معنی داری افزایش داد اما بر مقدار کادمیم در بخش باقی مانده تاثیر معنی داری نداشت. نتایج استخراج کادمیم با DTPA نشان داد که در سطح 40 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیم، کاربرد هر دو سطح nHAP غلظت کادمیم قابل جذب را بطور معنی داری کاهش داد. با افزایش مقدار مصرفی nHAP، کارایی آن در کاهش فراهمی کادمیم افزایش یافت. البته مقدار کاهش کادمیم قابل فراهم در خاک چشمگیر نبود. نتایج همچنین نشان داد که با افزایش سطوح nHAP و کادمیم، مقدار IR افزایش یافت که افزایش IR بیانگر کاهش قابلیت استفاده و تحرک کادمیم در خاک است. کاربرد nHAP سبب کاهش معنی دار فاکتور تحرک یعنی موجب کاهش تحرک و خطر زیست محیطی کادمیم گردید. نتیجه گیری: با توجه به نتایج بدست آمده می توان بیان داشت که اگرچه کاربرد nHAP تا حدودی سبب تثبیت و کاهش تحرک کادمیم در خاک گردید، اما به نظر می رسد تاثیر nHAP بر کاهش فراهمی کادمیم چشمگیر نبود. لذا باید در مورد امکان استفاده این ماده در سطح گسترده و اقتصادی بودن کاربرد آن بررسی های بیشتر صورت پذیرد.

سابقه و هدف: آب های زیرزمینی هم به دلیل کمیت و هم به دلیل کیفیت جزء با ارزش ترین منابع آب به شمار می روند. اندازه گیری تراز سطح آب زیرزمینی یکی از گام های اساسی و ضروری مطالعات آب زیرزمینی محسوب می شود. از آنجا که اندازه گیری داده ها در نقاط محدودی انجام می شود، و از طرفی این اندازه گیری ها بایستی به سطح تعمیم داده شود، تعیین محل های بهینه اندازه گیری شبکه امری مهم به شمار می رود. بر همین اساس در مطالعه حاضر با هدف کاهش تعداد چاه های اندازه گیری (چاه های مشاهده ای)، تعدادی از چاه ها به گونه ای حذف گردید که چاه های باقیمانده یک ترکیب بهینه داشته باشند. مواد و روش ها: در این پژوهش دشت دزفول-اندیمشک واقع در شمال استان خوزستان به عنوان مطالعه موردی مبنای کار قرار گرفت. روش کریجینگ که بهترین تخمین گر خطی نااریب به شمار می رود برای میان یابی مورد استفاده قرار گرفت. براساس داده های اندازه گیری شده 76 چاه مشاهده ای مورد مطالعه در این دشت، یک واریوگرام تئوری بر داده های واریوگرام تجربی برازش داده شد. سپس به منظور یافتن ترکیب بهینه چاه ها از یک روش بهینه سازی تحت عنوان الگوریتم تابو (که یک الگوریتم فراکاوشی محسوب می شود) بهره گرفته شد. بدین منظور دو برنامه کامپیوتری شامل GSLIB برای مدل کردن روش کریجینگ و MATLAB برای انجام محاسبات الگوریتم جستجوی تابو مورد استفاده قرار گرفتند. با اتصال دادن این دو برنامه و فراهم آوردن شرایطی برای تبادل اطلاعات میان آن ها، یک مدل تحت عنوان مدل بهینه ساز به گونه ای حاصل شد تا قابلیت بهینه سازی شبکه اندازه گیری سطح آب زیرزمینی فراهم گردد. توزیع چاه ها به گونه ای صورت می گیرد که واریانس خطای تخمین کریجینک در محدوده مورد مطالعه حداقل گردد. یافته ها: مدل بهینه ساز حاصل برای پنج حالت کاملاً متفاوت اجرا گردید. در حالت های اول تا سوم که هدف آن صرفاً صحت سنجی مدل بوده، بترتیب انتخاب بهینه یک، دو و سه چاه مشاهده ای ارائه شد که با مقایسه با روش جستجوی کامل، صحت کارکرد مدل مورد تأیید قرار گرفت. در حالت های چهارم و پنجم، انتخاب بهینه 50 و 60 چاه مشاهده ای از میان 76 چاه موجود ارائه گردید که تراز سطح آب زیرزمینی برای این حالت ها مورد مقایسه قرار گرفت و حاکی از تطابق خوب نتایج در مقایسه با تراز سطح آب زیرزمینی ناشی از کل چاه ها (76 چاه) می باشد. نتیجه گیری: با توجه به اینکه واریوگرام منطقه یک واریوگرام همسان گرد بوده، توزیع چاه ها نیز در امتدادهای مختلف بطور یکنواخت بوده، این نتیجه براساس نتایج حالت های اول تا سوم که تعداد چاه ها کم می باشد بخوبی ملموس می باشد. نتایج حاصل از بهینه سازی 50 و 60 چاه مشاهده ای بدون هیچ گونه دخالتی در طی فرایند بهینه سازی توسط مدل حاضر و بطور خودکار ارائه شده که مقایسات تراز سطح آب زیرزمینی دقت نتایج مدل را تایید می کند. همچنین نتایج حاکی از صرفه جویی بسیار زیاد زمان بواسطه استفاده از مدل حاضر می باشد.

سابقه و هدف: سرب از نظر سمیت و کاهش فعالیت بیولوژیکی در خاک مورد توجه است. رشد گیاهان نیز در یک خاک آلوده به فلزات سنگین به اثر متقابل بین جانداران در محیط ریزوسفر و ریشه گیاه بستگی دارد. کرم های خاکی، قارچ های میکوریزا و ریزوباکترهای محرک رشد گیاه از مهم ترین این ریزجانداران هستند. در این مطالعه اثر جداگانه و همزمان کرم خاکی و ریزوباکترها بر کلونیزاسیون ریشه و رشد گیاه در یک خاک آلوده مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش ها: بذر سه گونه گیاهی شامل ذرت مرغ و گاوپونه پس از استریل سطحی و جوانه زنی به گلدان های حاوی 4 کیلوگرم خاک آلوده (جمع آوری شده از معدن سرب باما) و استریل شده در دمای oC 121 به مدت 2 ساعت منتقل شدند. سه گونه گیاه تلقیح شده با قارچ میکوریزا به صورت جداگانه و همزمان با کرم خاکی (Eisenia foetida) یا ریزوباکتری تلقیح گردید. پس از گذشت 3 (ذرت و مرغ) و 4 (گاوپونه) ماه از دوره رشد تحت شرایط گلخانه، اندام هوایی گیاهان از سطح خاک جدا شدند. غلظت سرب و فسفر در خاک و گیاهان، درصد کلونیزاسیون، فراوانی اسپور و طول ریشه کلونیزه اندازه گیری شدند. یافته ها: به طور کلی، تلقیح هر سه گیاه میکوریزایی مورد مطالعه با کرم خاکی و ریزوباکتر، درصد کلونیزاسیون ریشه، فراوانی اسپورها، قابلیت دسترسی فسفر خاک و رشد گیاه را تحت تاثیر قرار داد و بسته به نوع گیاه و موجود زنده کاملاً متفاوت بود. همبستگی بین فسفر قابل دسترس خاک و درصد کلونیزاسیون ریشه در هر سه گیاه (ذرت: 48/0-=r، 05/0P<؛ مَرغ: 74/0-=r، 001/0P< و گاوپونه: 65/0-=r، 01/0P<) منفی و معنی دار بود. اما همبستگی منفی بین سرب قابل دسترس و کلونیزاسیون تنها در کشت مَرغ مشاهده شد. همچنین از بین فاکتور های همزیستی میکوریزایی مورد مطالعه، فراوانی اسپور ها کمترین تغییرات را بین تیمار های همزمان نشان داد. از سوی دیگر، همبستگی بین فراوانی اسپور ها و کلونیزاسیون ریشه هر سه گیاه (غیر معنی دار در کشت ذرت؛ مَرغ: 76/0=r، 001/0P< و گاوپونه: 67/0=r، 01/0P<) نیز متفاوت بود و نشان داد که فراوانی اسپور ها به تنهایی شاخص مناسبی برای وابستگی میکوریزایی نیست و به نوع گیاه و موجود زنده خاک (کرم خاکی یا باکتری) بستگی دارد. نتیجه گیری: نتایج این بررسی حاکی است افزایش سرب و فسفر قابل دسترس خاک می تواند یکی از عوامل کاهش درصد کلونیزاسیون ریشه باشد، اما اثر منفی سرب بر همزیستی میکوریزایی به حساسیت گیاه به سمیت سرب بستگی دارد. همچنین درصد کلونیزاسیون ریشه به تنهایی شاخص مناسبی از رشد گیاهان مورد مطالعه نیست و به عوامل دیگری همچون نوع گیاه، غلظت فسفر و سرب خاک بستگی دارد. همچنین هراندازه حساسیت گیاه به سمیت سرب بیشتر باشد، همبستگی بین رشد گیاه و همزیستی میکوریزایی مشهودتر است.

سابقه و هدف: در پژوهش حاضر از نرم افزار هایدروس یک بعدی برای برآورد پارامترهای هیدرولیکی مدل ون گنوختن معلم و شبیه سازی نفوذ آب در خاک در چهار ایستگاه اطراف دانشگاه گنبد کاووس، دریاچه مصنوعی، کلاله و نگین شهر با بافت خاک لوم به روش معکوس، استفاده شد. مواد و روشها: برای این منظور سه گزینه با تعداد متفاوت پارامترهای هیدرولیکی انتخاب شده برای فرایند بهینه سازی تعریف شد. در گروه اول تنها از داده های نفوذ تجمعی اندازه گیری شده به عنوان ورودی نرم افزار استفاده شد. در گروه دوم مقدار رطوبت خاک اندازه گیری شده در پتانسیل ماتریک 3/0 اتمسفر(FC) ( و در گروه سوم از میزان رطوبت در مکش 15 اتمسفر (PWP) به عنوان داده های تکمیلی برای حل معکوس در کنار داده های نفوذ تجمعی، استفاده شد. پس از بهینه سازی پارامترهای هیدرولیکی خاک، با استفاده از نرم افزار هایدروس تغییرات نفوذ با زمان شبیه سازی شد. یافته ها: در ایستگاه کلاله مقدار بهینه پارامتر رطوبت اشباع (sø )، رطوبت باقیمانده(rø ) و عکس مکش ورود هوا به خاک(α ) به ترتیب برابر 34/0، 033/0 و 014/0 به دست آمد. در ایستگاه نگین شهر مقدار بهینه پارامتر مکش ورود هوا به خاک (α )، شکل منحنی رطوبتی (n) و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (ks) به ترتیب 006/0، 42/1 و 014/0سانتی متر بر دقیقه به دست آمد. در ایستگاه دریاچه مصنوعی مقدار بهینه پارامتر عکس مکش ورود هوا به خاک (α )، شکل منحنی رطوبتی (n) و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (ks) به ترتیب 015/0، 39/1 و 016/0سانتی متر بر دقیقه به دست آمد. در ایستگاه دانشگاه مقدار بهینه پارامتر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (ks) و عکس مکش ورود هوا به خاک (α ) به ترتیب برابر 013/0 سا نتی متر بر دقیقه و 008/0 به دست آمد. پس از بهینه سازی پارامتر های هیدرولیکی خاک، با استفاده از نرم افزار هایدروس تغییرات نفوذ با زمان شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که نرم افزار هایدروس نفوذ تجمعی را به خوبی شبیه سازی کرده است و با گذشت زمان میزان نفوذ را کمی بیشتر از داده های مزرعه ای پیش بینی نموده است. در ایستگاه کلاله بین داده های نفوذ مزرعه ای و نرم افزار هایدروس با ضریب R2 بالا (98/0) و RMSE کم (11/9 سانتی متر) همبستگی بیشتری وجود داشت و داده های پیش بینی شده توسط نرم افزار تقریبا" با داده های مزرعه ای برابر بود. در ایستگاه نگین شهر تفاوت داده های مزرعه ای و نرم افزار هایدروس بیشتر بود. نتیجه گیری: با توجه به نتایج به دست آمده، نرم افزار هایدروس داده های نفوذ را کمی بیشتر از میزان واقعی پیش بینی کرده است. در همه ایستگاه ها مقدار R2 بالا بوده که نشان دهنده همبستگی متوسطی بین داده های مزرعه ای و نرم افزار هایدروس می باشد.

سابقه و هدف: ﯾ ﮑ ﯽ از ﻋ ﻮ اﻣ ﻞ اﺻ ﻠ ﯽ و ﻣ ﺤ ﺪ ودﮐ ﻨ ﻨ ﺪ ه ﺗ ﻮ ﺳ ﻌ ﻪ ﺑ ﺨ ﺶ ﮐ ﺸ ﺎ ورزی اﯾ ﺮ ان کمبود منابع آب ﻣ ﯽ ﺑ ﺎ ﺷ ﺪ . برداشت بیش از حد منابع آب زیرزمینی و کاهش ریزش های جوی، منجر به افت سطح آب زیرزمینی شده و تغذیه سالیانه از طریق ریزش های جوی نیز نمی تواند این مقدار افت سطح ایستایی را جبران کند. همچنین، کشاورزان انگیزه ی اقتصادی کافی نیز برای حداقل کردن اثرات محیط زیستی منفی از قبیل کاهش سطح سفره های آب زیرزمینی را ندارند. لذا اﻏ ﻠ ﺐ ﻣ ﺴ ﺎ ﺋ ﻞ ﺗ ﺼ ﻤ ﻴ ﻢ ﮔ ﻴ ﺮ ی در ﻣ ﺪ ﻳ ﺮ ﻳ ﺖ ﻣ ﻨ ﺎ ﺑ ﻊ ﻃ ﺒ ﻴ ﻌ ﻲ به ویژه منابع آب ﺑ ﺎ ﻣ ﺴ ﺌ ﻠ ﻪ وﺟ ﻮ د اﻫ ﺪ اف ﻣ ﺘ ﻀ ﺎ د از ﻗ ﺒ ﻴ ﻞ ﺣ ﺪ اﻛ ﺜ ﺮ ﻛ ﺮ دن ﺳ ﻮ د ﻫ ﺎ ی اﻗ ﺘ ﺼ ﺎ دی و ﺣ ﺪ اﻗ ﻞ ﻛ ﺮ دن اﺛ ﺮ ات محیط زیستی ﻣ ﻨ ﻔ ﻲ رو ﺑ ﻪ رو اﺳ ﺖ . بر این اساس، در مطالعه حاضر به منظور مدیریت منابع آب زیرزمینی از روش نظریه بازی ها کمک گرفته شد. مواد و روش ها: جامعه آماری مورد مطالعه حاضر کل چاه های آب شهرستان گرگان می باشد. اطلاعات مورد نیاز شامل اطلاعات هزینه تولید و اطلاعات چاه های آب کشاورزی بوده که در سال زراعی 94-1393 از طریق تکمیل تعداد 88 پرسشنامه با روش نمونه گیری تصادفی طبقه ای جمع آوری گردید. در این مطالعه بر اساس اطلاعات میانگین برداشت آب زیرزمینی در سال های مختلف تعداد پنج سناریوی استخراج آب زیرزمینی در نظر گرفته شد و برای تخمین منافع اقتصادی و اثرات محیط زیستی به ترتیب از درآمد خالص کشاورزان و میزان استخراج منابع آب زیرزمینی استفاده گردید. سپس میزان بهره برداری بهینه از منابع آب زیرزمینی به روش راه حل نامتقارن نش تعیین شد. یافته ها: بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه با کاهش استخراج آب زیرزمینی برای آبیاری، سطح زیرکشت بهینه و درآمد خالص کشاورزان کاهش یافت. همچنین نتایج این مطالعه بیان نمود زمانی که سود اقتصادی به عنوان تنها هدف ملاحظه می شود استخراج آب زیرزمینی در بالاترین حد خود معادل 579 میلیون متر مکعب و زمانی که اهداف محیط زیستی به عنوان تنها هدف ملاحظه شود سناریوی بهینه آب زیرزمینی در حداقل حجم استخراج آب زیرزمینی معادل 66 میلیون متر مکعب می باشد. هنگامی که به اهداف محیطی و اقتصادی وزن یکسانی داده شود، بهترین سناریوی بهره برداری از منابع آب زیرزمینی معادل 246 میلیون متر مکعب و درآمد کشاورزان 2340000 میلیون ریال در سال می باشد. نتیجه گیری: نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد میزان برداشت سالانه آب زیرزمینی از تغدیه سالانه این منابع بیشتر بوده و تغییرات ذخیره آبخوان منفی می باشد. لذا برداشت کشاورزان از منابع آب زیرزمینی منطقه بی رویه است. این عمل اگر چه در کوتاه مدت منجر به افزایش سود خالص برای آن ها شده است، ولی در بلندمدت باعث وارد شدن صدمات جبران ناپذیری بر توان آبی منطقه و محیط زیست می شود. همچنین طبق نتایج به دست آمده از نظریه بازی ها میزان بهینه برداشت از منابع آب زیرزمینی باید از برداشت فعلی کمتر باشد. همچنین نتایج الگوی بهینه کشت حاکی از آن است که با کاهش مصرف آب سطح زیر کشت بهینه محصولات کاهش می یابد.

سابقه و هدف: در طول چند دهه گذشته، مطالعه حرکت آلاینده ها در منطقه اشباع با توجه به اثرات فیزیکی و شیمیایی زیادی که بر کیفیت آب های زیرسطحی دارد تبدیل به یک موضوع پراهمیت شده است. از طرفی افزایش استفاده از کودهای ازته به دلیل پویایی زیاد نیترات در خاک تهدیدی جدی برای آب های زیرزمینی و در نتیجه سلامت انسان است. از مدل های مهم انتقال آلاینده پایدار در محیط های متخلخل همگن در حالت اشباع تحت شرایط جریان دائمی، مدل بریگهام و مدل فرید– کامبرنوس می باشند که به-ترتیب برای محاسبه انتشارپذیری در فواصل انتقال کوتاه و طولانی پیشنهاد شده اند. هدف از این پژوهش بررسی و مقایسه مدل های ریاضی فرید– کامبرنوس و بریگهام برای محاسبه انتشارپذیری نیترات در شرایط اشباع در خاک های ماسه ای همگن در شرایط آزمایشگاهی بود. مواد و روش ها: برای بررسی انتشارپذیری با دو مدل ریاضی فرید – کامبرنوس و بریگهام، محلول نمک خالص نیترات پتاسیم به عنوان آلاینده پایدار تحت رژیم ماندگار با غلظت 160 میلی گرم بر لیتر به ستون های خاک ماسه ای (در سه اندازه درشت، متوسط، ریز و در فواصل انتقال 20، 40 و 80 سانتی متری) اضافه شد، سپس به منظور استخراج پارامترهای مورد نیاز دو مدل مذکور غلظت نیترات خروجی در حجم های تخلخل متفاوت اندازه گیری و منحنی رخنه برای هر ستون رسم و پارامترهای مورد نیاز مدل های ریاضی فرید– کامبرنوس و بریگهام از آن استخراج گردید. یافته ها: تحلیل داده های آزمایشگاهی توسط مدل های تحلیلی بریگهام و فرید– کامبرنوس نشان داد روند تغییرات انتشارپذیری در خاک ماسه ای ریز در هر دو مدل فرید– کامبرنوس و بریگهام تفاوت معناداری با انتشارپذیری به دست آمده برای خاک ماسه ای درشت و متوسط دارد. به طوری که با افزایش متوسط فاصله انتقال در ماسه درشت و متوسط، مقدار انتشارپذیری نیترات بیش تر شد. بررسی مقادیر محاسبه شده پارامتر β برای ماسه ریز در پژوهش نشان داد که مقدار این پارامتر با افزایش فاصله انتقال شدیدا افزایش می یابد که این بیان کننده بیشتر بودن سرعت انتقال آلاینده نسبت به سرعت حرکت آب در خلل و فرج در فواصل کوتاه تر ماسه ریز، و در نتیجه افزایش انتشارپذیری آن با افزایش فاصله انتقال می باشد. نتیجه گیری: بررسی نتایج به دست آمده نشان داد که در فواصل انتقال کوتاه بر خلاف فواصل انتقال طولانی، نتایج دو مدل فرید-کامبرنوس و بریگهام متفاوت می باشد و نمی توان آن را برای فواصل انتقال طولانی نیز تعمیم داد. لذا مدل فرید– کامبرنوس برای فواصل انتقال کوتاه از کارایی لازم برخوردار نبود.

سابقه و هدف: یکی از راه های پیش بینی و برآورد مقدار رواناب حاصل از بارش نزولات جوی استفاده از مدل های هیدرولوژیکی است. واسنجی پارامترهای مؤثر در مدل های هیدرولوژیکی یکی از گام های اساسی در استفاده از این مدل ها می باشد. در این میان بهینه سازی چند هدفه یکی از موضوعات مهم و کاربردی می باشد. هدف این گونه بهینه سازی ها تعیین مقادیر پارامترهای مدل برای یافتن بهترین راه حل ممکن و دستیابی به اهداف مختلف است. مواد و روش ها: در این پژوهش مدل بارش – رواناب مفهومی MILC توسط الگوریتم چند هدفه AMALGAM، مورد واسنجی خودکار قرار گرفت. این مدل از مفهوم مدل رواناب سطحی SCS برای محاسبه بارش مازاد و از مفهوم هیدرو گراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژیکی نیز برای روند یابی این بارش مازاد در سطح حوضه استفاده می کند. در این مطالعه برای واسنجی و همچنین ارزیابی مدل از 4 تابع هدف ناش – ساتکلیف (NSE) برای جریان های اوج، TRMSE برای جریان های کم، ROCE برای جریان متوسط و SFDCE برای شیب خط تداوم جریان استفاده شد. فرایند واسنجی توسط 4 تابع هدف مذکور صورت گرفت و خروجی های مدل که همان نقاط بهینه پارتو هستند موردبررسی قرار گرفتند و درنهایت از هر خروجی یک نقطه به عنوان نقطه بهینه میانگین انتخاب شد. در انتها این نقاط که شامل پارامترهای واسنجی شده مدل هستند در دوره صحت سنجی جهت مقایسه با مقادیر مشاهداتی مورداستفاده قرار گرفتند. نتایج: مقادیر به دست آمده در دوره ی صحت سنجی اعدادی بین 71/0 و 78/0 برای تابع NSE را نشان می دهد که با توجه به مقدار بهینه این توابع (=+1 NSE)، نتایج گویای عملکرد مناسب مدل در شبیه سازی جریان های اوج است. همچنین مقادیر به دست آمده برای توابع ROCE و به خصوص SFDCE که در دوره صحت سنجی اعدادی بین 72 و 129 به دست آمد؛ (SFDCE=0 در حالت بهینه) حاکی از ضعف مدل MILC در شبیه سازی جریان های میانه است. نتیجه گیری: مقادیر به دست آمده برای تابع هدف TRMSE در دوره صحت سنجی اعدادی بین 48/1-22/1 بود (TRMSE=0 در حالت بهینه) که این ارقام گویای شبیه سازی مناسب دبی های کم می باشد. بهره گیری از الگوریتم بهینه سازی چندهدفه برای فرایند واسنجی خودکار مدل بارش – رواناب به دلیل استفاده از چند تابع هدف گوناگون که هرکدام قسمتی از هیدرو گراف حوضه را مورد هدف قرار می دهند، باعث به چالش کشیدن مدل در شبیه سازی تمامی جریان های موجود در حوضه می شود که این موضوع اهمیت استفاده از الگوریتم های چندهدفه در واسنجی مدل های هیدرولوژیکی را نشان می دهد. همچنین انتخاب هوشمندانه چند تابع هدف در فرایند واسنجی مدل، نقش کلیدی در شناخت هرچه بیشتر مدل دارد که این امر با بهره گیری از الگوریتم های چندهدفه به جای تک هدفه برای فرایند واسنجی میسر می گردد.

سابقه و هدف: دمای سطح خاک نقشی کلیدی در تبادل جرم و انرژی بین سطح خاک و آتمسفر ایفاء می کند و پارامتر ورودی مهمی برای اجرای مدل های برآورد بیلان های گرما، رطوبت و کربن در سامانه خاک-گیاه-آتمسفر و مدل های شبیه سازی وضع هوا و اقلیم در مقیاس های منطقه ای و جهانی است و تمامی مؤلفه های بیلان انرژی در سطح خاک را تحت تاثیر قرار می دهد. علی رغم اهمیت زیاد و کاربرد قابل توجه دمای سطح خاک، اندازه گیری آن فقط در ایستگاه های سینوپتیک و بطور ناقص (فقط دمای حداقل شبانه روزی سطح خاک) انجام می شود و لذا لازم است این متغیر مهم توسط روش هایی مناسب مورد شبیه سازی قرار گیرد. مواد و روش ها: در این پژوهش، از دو روش بیلان انرژی در سطح خاک و تصاویر ماهواره ای جهت برآورد میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک در ایستگاه هواشناسی کشاورزی سرارود کرمانشاه، که در آن داده های دمای حداکثر و دمای حداقل شبانه روزی سطح خاک به ثبت رسیده اند، در بازه زمانی 2013 تا 2014 استفاده شد. برآورد میانگین دمای شبانه روزی سطح خاک بر اساس تصاویر ماهواره ای، با مد نظر قرار دادن تصاویر سنجنده MODIS تصویربرداری شده در چهار زمان مختلف شبانه روز شامل 22: 30 شب، 1: 30 شب، 10: 30 صبح و 13: 30 ظهر و با استفاده از نرم افزار MRT صورت گرفت و جهت اجرای مدل بیلان انرژی در سطح خاک، از داده های هواشناسی دمای هوا، بارش، سرعت باد، طول ساعات آفتابی و رطوبت نسبی در مقیاس روزانه همراه با برخی ویژگی های فیزیکی خاک بعنوان ورودی های مدل استفاده شد و در ادامه کارایی این دو روش با بکارگیری چند شاخص سنجش خطا مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته ها: نتایج حاصل از بکارگیری تصاویر سنجنده MODIS نشان داد که از بین حالت های ترکیبی ممکن از دماهای سطح خاک در 4 زمان تصویربرداری مختلف توسط این سنجنده، محاسبه میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک بر اساس میانگین گیری کردن از دمای سطح خاک در سه زمان 22: 30 شب، 1: 30 شب و 10: 30 صبح بیشترین تطابق را با داده های مشاهداتی میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک دارد و مقدار خطای مطلق و ضریب تعیین در این روش جهت برآورد میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک به ترتیب 1/2 درجه سانتیگراد و 93/0 بدست آمد. با بکارگیری مدل بیلان انرژی در سطح خاک جهت برآورد میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک نیز مقدار خطای مطلق، 8/1 درجه سانتیگراد و ضریب تعیین 96/0 بدست آمد. نتایج حاصل از تحلیل سری های فصلی نشان داد که با بکارگیری مدل بیلان انرژی در سطح خاک و تصاویر ماهواره ای، بیشترین تطابق بین مقادیر محاسباتی و مشاهداتی به ترتیب طی فصول تابستان و زمستان رخ می دهد. نتیجه گیری: نتایج کلی این پژوهش بیان کننده دقت قابل قبول و مناسب هر دو روش بکار گرفته شده و توصیه روش بیلان انرژی در سطح خاک بدلیل دقت بالاتر آن است. بر این اساس این امکان وجود دارد که از روش کلی بکار گرفته شده در این پژوهش برای شبیه سازی دمای سطح خاک در مناطق مختلف استفاده کرد و و از میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک برآوردشده برای کاربردهای مختلفی از جمله بعنوان یک متغیر ورودی در مدل های شبیه سازی دما و رطوبت در خاک استفاده کرد.

سابقه و هدف: دریاچه ارومیه به عنوان یک اکوسیستم آبی مهم در شمال غرب ایران واقع شده است. در 14 سال اخیر میانگین تراز سطح آب دریاچه ارومیه به 2/1272 متر تقلیل پیدا کرده و این به این معنی است که اختلاف تراز سطح اکولوژیک دریاچه و تراز سطح کنونی 2 متر است. خشک شدن دریاچه ارومیه باعث بروز مسائل و بحران های جدی برای حوضه، استان های مجاور و کشور خواهد شد. در این تحقیق از پارامترهای موثر مستقیم و غیر مستقیم در پیش-بینی تراز سطح دریاچه از جمله تبخیر، رواناب ورودی به دریاچه، بارش، دما، باد، میانگین رطوبت هوا و تراز سطح آب دریاچه در ماه قبل به عنوان ورودی های مدل استفاده شده است. مقایسه کارایی مدل های شبکه ی بیزین که یک مدل احتمالاتی تحت شرایط عدم قطعیت و الگوریتم ماشینی حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان، هدف اصلی تحقیق حاضر است. مواد و روش ها: در تحقیق حاضر از دو روش حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان و شبکه بیزین در فرایند مدل-سازی استفاده گردید. در این مطالعه عوامل موثر در پیش بینی تراز سطح دریاچه در ماه قبل به عنوان ورودی و تراز سطح آب دریاچه در ماه کنونی به عنوان خروجی مدل ها مورد بررسی قرار گرفت. جهت تخمین دما، تبخیر، بارش، باد و میانگین رطوبت هوا بر روی سطح دریاچه از داده های پنج ایستگاه سینوپتیک مجاور دریاچه با برآورد ضریب تیسن هر ایستگاه و داده های 13 ایستگاه هیدرومتری واقع بر رودخانه های منتهی به دریاچه جهت تشکیل پارامترهای ورودی دو مدل محاسبه گردید. یافته ها: تحلیل داده های ایستگاه های هیدرومتری نشان داد که تنها چهار ایستگاه از 13 ایستگاه هیدرومتری از نرمال پیروی می کنند. مقایسه و بررسی نتایج دو مدل با بررسی ضرایب R2، RMSE، MBE و ناش ساتکلیف حاکی از برتری عملکرد مدل حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان در مقایسه با شبکه بیزین است. این مقادیر برای مدل برتر به ترتیب برابر با 3/92%، 082/0متر، 012/0-متر و 86/0 بدست آمد. نتیجه گیری: در این تحقیق معیارهای ارزیابی نشان داد که مدل حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان نسبت به مدل شبکه بیزین دارای برتری است. نکته حائز اهمیت در مقایسه دو مدل آن است که ماهیت مدل حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان، ماشینی است ولی ماهیت شبکه بیزین یک مدل احتمالاتی تحت شرایط عدم قطعیت است که در آن از توزیع نرمال جهت آموزش متغیرهای شبکه استفاده شده است. از آنجایی که ماهیت وقوع رخدادهای طبیعی تصادفی است، بنابراین استفاده از مدل شبکه بیزین نسبت به مدل حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان می تواند توصیه گردد.

سابقه و هدف: سرریزها و روزنه ها (دریچه ها) از جمله سازه های هیدرولیکی هستند که به ترتیب برای کنترل عمق و دبی جریان به کار می روند. همچنین هر دو سازه به طور وسیع برای اندازه گیری دبی جریان نیز مورد استفاده قرار می گیرند. از مهم-ترین دلایل استفاده از این سازه ها به عنوان وسایل اندازه گیری، داشتن رابطه دبی-اشل ساده است. هم چنین در مواردی که جریان آب انتقالی حاوی مواد رسوبی و اجسام شناور باشد، ترکیب این دو سازه باعث بهبود عملکرد سیستم می شود. یکی از گزینه هایی که برای افزایش کارایی سازه ترکیبی سرریز-روزنه قابل استفاده است، ترکیب سرریزهای مرکب با روزنه می باشد. مطالعات بسیار محدودی در این زمینه وجود دارد. مواد و روش ها: این پژوهش با هدف بررسی آزمایشگاهی ضریب دبی در سازه ترکیبی سرریز مرکب (مثلثی-مستطیلی)-روزنه انجام شده است. آزمایش ها در یک فلوم مستطیلی به طول 10 متر و عرض 40 سانتی متر انجام شده است. در این آزمایش ها از سرریزهای مثلثی با زوایای 45، 60 و 90 درجه و روزنه های مستطیلی استفاده شده است. عرض سرریز مستطیلی 40 سانتیمتر است. یافته ها: نتایج این پژوهش نشان داد که برای سازه سرریز مرکب در تمامی زوایای مورد مطالعه، با افزایش ارتفاع نسبی سرریز (نسبت هد آب یا بار آبی روی سرریز به ارتفاع سرریز)، ضریب دبی سرریز مرکب افزایش می یابد. با وجود تغییرات نسبتاً زیاد بار آبی روی سرریز و نیز زوایای سرریز مثلثی، تغییرات ضریب دبی سرریز مرکب نسبتاً کم بوده و در محدوده 58/0 تا 61/0 تغییر می کند. این مسئله بیانگر اهمیت تعیین دقیق این ضریب برای سازه سرریز مرکب است. همچنین مشخص شد که با افزایش زاویه رأس مثلث در سرریزهای مرکب، ضریب دبی این سازه افزایش می یابد این در حالی است که با افزایش این زاویه در سرریزهای مرکب-روزنه، ضریب دبی سازه مذکور کاهش می یابد. ارتفاع بازشدگی روزنه نیز بر ضریب دبی سازه ترکیبی سرریز مرکب-روزنه موثر است به طوری که با افزایش این پارامتر، ضریب دبی سازه ترکیبی کاهش می یابد. همجنین مشخص شد که ضریب دبی سازه ترکیبی سرریز مرکب-روزنه تا حدودی کمتر از ضریب دبی این سازه در حالت بدون روزنه است. نتیجه گیری: با توجه به نتایج به دست آمده از این پژوهش می توان بر اساس اطلاعات ساده ای مثل هندسه سرریز مرکب و روزنه و نیز عمق جریان در بالادست سازه ترکیبی سرریز مرکب-روزنه، ضریب دبی را با دقت مناسبی محاسبه نموده و این سیستم ترکیبی را با اطمینان در کانال های و شبکه های آبیاری مورد استفاده قرار داد. در این صورت ضمن کنترل مناسب تراز سطح آب توسط سرریز مرکب، انتقال رسوب معلق وارد شده به کانال نیز از روزنه به خوبی انجام خواهد شد.

سابقه و هدف: محدودیت آب از مهم ترین عوامل بازدارنده تولید محصولات زراعی به شمار می رود، بنابراین انتخاب یک راهبرد بهینه و برتر برای استفاده از آب در شرایط کمبود آب ضروری است. استان خوزستان با تولید 8/13 درصد از کل خرمای کشور در رتبه ی سوم قرار گرفته است لذا استفاده از روش های آبیاری تحت فشار با هدف بهره برداری بهینه از منابع آب امری اجتناب ناپذیر است. این پژوهش با هدف بررسی امکان بهره مندی از سیستم آبیاری قطره ای زیرسطحی در آبیاری نخیلات و تعیین مناسب ترین تیمار آبیاری از نظر عملکرد و کارایی مصرف آب در رقم زاهدی صورت گرفت. مواد و روش ها: تیمارهای آزمایش شامل مقدار آب مصرفی در روش آبیاری قطره ای زیرسطحی در سه سطح بر اساس 75، 100 و 125 درصد نیازآبی و در روش قطره ای سطحی بر اساس 100 درصد نیاز آبی بودند تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از طرح آزمایشی بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. این تحقیق بر روی رقم نخل خرمای زاهدی در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بهبهان طی سه سال زراعی (1395-1392) اجرا گردید. یافته ها: در صفت تعداد میوه در خوشه، تیمارهای 75، 100 و 125 درصد نیاز آبی و قطره ای سطحی به ترتیب با 1/1438، 8/1336، 8/1492 و 8/1449 میوه در خوشه مرتبه ای مشترک داشتند. نتایج حاصل از اجرای طرح نشان داد تیمارهای قطره-ای سطحی و 75 در صد نیاز آبی به ترتیب با 6/8569 و 2/7802 کیلوگرم بر هکتار بیش ترین میزان عملکرد را به خود اختصاص دادند ولی اختلاف میانگین تیمارها معنی دار نبود. در صفت کارایی مصرف آب تیمار 75 درصد نیاز آبی با تولید 744/0 کیلوگرم خرما به ازای مصرف یک مترمکعب آب در مرتبه ی اول قرار گرفت. تیمار 75 درصد نیاز آبی کم ترین میزان رطوبت و رتبه ی آخر را با 7/8 درصد به خود اختصاص داد. تیمار 75 درصد نیاز آبی با 7/13 نیوتن برمترمربع دارای بیش-ترین میزان سفتی بوده و به تنهایی در جایگاه نخست قرار گرفت. در شاخص کل مواد جامد محلول، تیمارهای 75، 100 و 125 درصد نیاز آبی قطره ای زیرسطحی و تیمار قطره ای سطحی به ترتیب با 2/60، 5/59، 9/59 و 2/60 در رتبه ای مشترک قرار گرفتند. نتیجه گیری: مدیریت بهینه ی مصرف آب و کم نمودن آن تا مقدار 5/11630 مترمکعب در هکتار در تیمار 75 درصد نیاز آبی موجب صرفه جویی در مصرف آب شده است. به طوری که این تیمار سبب کاهش 4/20، 7/19 و 4/39 درصدی آب به-ترتیب نسبت به تیمارهای قطره ای سطحی، 100 و 125 درصد نیاز آبی قطره ای زیرسطحی شده است. این میزان کاهش مصرف آب موجب نشده در صفات کمی و بعضی صفات کیفی از جمله pH، مواد جامد محلول و قند بین تیمارهای قطره-ای زیر سطحی اختلاف معنی داری مشاهده شود. با توجه به معنی دار نشدن سطوح آبیاری در تیمارهای قطره ای زیرسطحی می توان از دیگر تیمارهای کم آبیاری مثل 50 و 60 درصد نیاز آبی در تحقیقات آتی آبیاری قطره ای زیرسطحی استفاده نمود.

سابقه و هدف: نفوذپذیری یکی از پارامترهای مهم خاک می باشد، که بر روی بسیاری از فرآیندهای هیدرولوژیکی حوزه های آبخیز تاثیرگذار است. اهمیت نفوذ سبب شده تا روش های صحرایی و آزمایشگاهی مختلفی به منظور اندازه گیری این فرایند مورد استفاده قرار گیرد. روش های مختلفی برای اندازه گیری نفوذ آب به خاک وجود دارد که اساس کلیه آنها بر اندازه گیری جریان عمودی آب به خاک استوار است. یکی از روش های استاندارد اندازه گیری نفوذ آب به خاک، روش نفوذسنج های استوانه-دوگانه است. در این روش فرض بر آن است که استوانه خارجی مانع از ایجاد جریان جانبی و بوجود آوردن جریان کاملا عمودی در خاک می شود. لذا پژوهش حاضر به منظور ارزیابی روش نفوذسنج استوانه دوگانه در اندازه گیری نفوذ عمودی آب به خاک در مقایسه با داده های نفوذ عمودی واقعی شبیه سازی شده با استفاده از نرم افزار HYDRUS-1D انجام گرفته شد. مواد و روش: در این پژوهش، داده های نفوذ آب به خاک در چندین منطقه از کشور با بافت های مختلف با استفاده از روش نفوذسنج استوانه دوگانه اندازه گیری شد، سپس شرایط نفوذ آب به خاک در محیط نرم ا فزار HYDRU-1D برای مناطق مورد نظر، شبیه سازی و داده های نفوذ عمودی آب به خاک به روش حل مستقیم معادله ریچاردز استخراج شدند. جهت کمی کردن پارامترهای هیدرولیکی در معادله ریچاردز از مدل ون گنوختن-معلم استفاده گردید. بدین منظور پارامترهای هیدرولیکی مدل ون گنوختن-معلم با استفاده از روش حل عددی معکوس در نرم افزار HYDRUS، برای خاک هر منطقه بهینه سازی شد و مورد استفاده قرار گرفت. ارزیابی داده های اندازه گیری شده با استفاده از آماره های میانگین خطا (ME)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تبیین (R2) و ریشه میانگین مربعات نرمال شده (NRMSE) انجام شد. یافته ها: نتایج مقایسه داده های شبیه سازی شده با استفاده از نرم افزار هایدروس با داده های اندازه گیری شده از طریق آزمایش استوانه های دوگانه نشان داد که نفوذ اندازه گیری شده در روش استوانه های دوگانه بسیار بیشتر از نفوذ عمودی آب به خاک است. نفوذ اندازه گیری شده در تمام بافت ها دارای اختلاف زیادی نسبت به داده های شبیه سازی شده بود. در روش استوانه دوگانه کمترین میزان خطا در اندازه گیری نفوذ آب به خاک، در بافت لوم شنی که یک بافت سبک می باشد مشاهده شد. مقادیر آماره های ضریب تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا، میانگین خطا و ریشه میانگین مربعات نرمال شده (R2، RMSE، ME و NRMSE) در این بافت به ترتیب برابر با 87/0، 51/8، 45/4-، 18/0 بود. نتیجه گیری: در اندازه گیری نفوذ آب به خاک به روش استوانه های دوگانه اندازه استوانه های مورد استفاده و همچنین فضای بافری بین دو استوانه از اهمیت زیادی برخوردار است. بنابراین استفاده از استوانه هایی با اندازه های متفاوت بر مقادیر نفوذ نهایی تاثیرگذار است. روش نفوذسنج استوانه دوگانه در بافت شنی از خطای پایین تری نسبت به بافت های سنگین برخوردار است و سهم نفوذ جانبی در این بافت کمتر می باشد. بنابراین نفوذسنج استوانه دوگانه در بافت های سبک از دقت بالاتری برخوردار است.

آبخوان ها در معرض آلودگی ناشی از فعالیتهای صنعتی وکشاورزی می باشند که سهم بخش کشاورزی از بقیه بیشتر است. کودهای ازته بیشترین مصرف را در بخش کشاورزی دارند. نیترات به دلیل داشتن بار منفی و عدم جذب توسط خاک، آبشویی و وارد آبهای سطحی و زیر زمینی می شود که این روند در خاکهای شنی سرعت بیشتری دارد. برای بررسی حرکت نیترات در خاک و تأثیر آن بر آلودگی آبهای زیرزمینی، از مدلهای تحلیلی و عددی استفاده می شود. کاربرد این مدلها، منوط به تعیین ضرایب انتشار و تأخیر می باشد. بنابراین تخمین کمی این ضرائب برای حل مسائل مرتبط با حرکت آلاینده ها ضروری است. مقادیر پارامترها به وسیله ی مقایسه داده های آزمایشگاهی یا صحرائی مقابل نتایج تئوری بدست می آید. هدف، تخمین هر چه دقیق تر این پارامترها و کاربرد پارامترهای تخمین زده شده در پیش بینی رفتار سیستم در شرایطی غیر از شرایط آزمایش می باشد. هدف از انجام این تحقیق کاربرد سه مدل منحنی رخنه، حداقل مربعات و مدل عددی هایدروس برای تعیین ضرایب انتشار (D) و تأخیر (R) یونهای نیترات و آمونیوم در یک خاک لوم شنی اشباع است. مواد و روش ها: جهت انجام آزمایش از ستون خاک به ارتفاع 50 سانتیمتر و قطر داخلی 5/10 سانتیمتر استفاده شد. کود نیترات آمونیم با غلظت 10 گرم بر لیتر به ستون های خاک در قالب 3 تکرار اضافه گردید و سپس ستون های خاک آبشویی شدند. با استفاده از غلظت نیترات و آمونیوم در پساب خروجی منحنی رخنه ترسیم شد و با استفاده از این منحنی که به شکل سیگموئیدی است ضرائب انتشار و تأخیر محاسبه شد. در روش حداقل مربعات خطا، یک تابع خطا با دو پارامتر مجهول ضریب انتشار و خطا بر منحنی رخنه برازش داده می شود که با کاربرد داده های آزمایشگاهی و با یک روش حداقل سازی ضرائب مجهول محاسبه می شود. در نرم افزار Hydrus-1D از دو مدل تعادلی جابجائی-انتشار و غیر تعادلی روان-ساکن با کاربرد مدلسازی معکوس، در برآورد پارامترهای انتقال استفاده شد. یافته ها: ضرائب انتشار و تأخیر برای بون نیترات در روشهای مختلف به ترتیب در رنج 15/0-09/0 و48/0-44/0 و برای یون آمونیوم در رنج 053/0-042/0 و 37/0-24/0 بدست آمده است. نتیجه گیری: در این تحقیق برای تخمین سریع و دقیق ضرائب انتشار و تأخیر با استفاده از داده های ستون خاک، از سه مدل استفاده شد. مدلهای به کاربرد شده در این تحقیق، نتایج تقریباً یکسانی در برآورد ضرائب انتشار و تأخیر داشته اند. یون نیترات نسبت به یون آمونیوم به ذرات خاک بیشتر جذب شده و در نتیجه ضریب انتشار و تأخیر بیشتر و آبشوئی کمتری نسبت به یون آمونیوم داشته است.

سابقه و هدف: سلامت خاک یکی از عوامل تأمین کننده امنیت غذایی و تصمین سلامت عمومی و تسریع کننده دستیابی به اهداف کشاورزی پایدار می باشد. مدیریت های زراعی مختلف تاثیرات متفاوتی بر شاخص های کیفی خاک می گذارند. یکی از عوامل موثر بر شاخص های سلامت خاک، مدیریت های زراعی است. مدیریت های زراعی شامل مدیریت بقایا، سیستم تک کشتی و تناوب زراعی است اعمال هر یک از مدیریت های زراعی تاثیرات مختلفی بر شاخص های کیفیت خاک می گذارد. بنابراین این مطالعه با هدف بررسی تاثیر مدیریت های زراعی مختلف بر برخی شاخص های شیمیایی و بیولوژیکی سلامت خاک انجام شد. مواد و روش ها: پژوهش حاضردر مزرعه آزمایشی شماره دو دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. در این تحقیق تاثیرمدیریت های زراعی شامل سیستم تک کشتی گندم، تناوب گندم-ماش ومدیریت بقایا بر برخی از شاخص های ارزیابی سلامت خاک (پ. هاش، شوری، تنفس میکروبی، مواد آلی، کربن فعال، نیتروژن کل، مقدار قابل دسترس عناصرفسفر، پتاسیم، آهن، روی ومنگنز) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور سه مزرعه با سابقه مدیریت های زراعی مختلف شامل سیستم تک کشتی گندم، تناوب گندم-ماش و مدیریت بقایای گیاهی بررسی شدند. آزمایش درقالب طرح آماری بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرارصورت گرفت. هم چنین آزمون مقایسه میانگین ها به روش آزمون چند دامنه ای دانکن انجام گرفت. یافته ها: نتایج تجزیه وتحلیل واریانس نشان داد که نوع مدیریت زراعی بر مقدار پ. هاش، شوری خاک، مواد آلی خاک، تنفس میکروبی و کربن فعال خاک، عناصر کم مصرف و پر مصرف خاک در سطح احتمال 01/0 تاثیر معنی دار داشت. نتایج مقایسه میانگین اثر نوع مدیریت زراعی بر پ. هاش و شوری خاک نشان داد که روش مدیریت زراعی تک کشتی منجر به افزایش معنی دار پ. هاش (29/7) و شوری خاک (54/3 دسی زیمنس بر متر) شد. کاربرد بقایای گیاهی نسبت به تناوب زراعی و مدیریت تک کشتی باعث افزایش مواد آلی خاک، تنفس میکروبی خاک و کربن فعال خاک شد. هم چنین مقادیر این صفات در سیستم تناوب زراعی بیشتر از روش مدیریت تک کشتی بود. بیشترین و کمترین مقدار آهن، روی و منگنز به ترتیب در مدیریت زراعی بقایا و تک کشتی مشاهده شد. نتیجه گیری: این مطالعه نشان داد که پ. هاش، شوری، تنفس میکروبی، مواد آلی، کربن فعال، نیتروژن کل، مقدار قابل دسترس عناصرفسفر، پتاسیم، آهن، روی ومنگنز می توانند به عنوان شاخص های سلامت خاک برای ارزیابی و مقایسه مدیریت های مختلف زراعی استفاده شوند. کاربرد بقایای گیاهی نسبت به تناوب زراعی و مدیریت تک کشتی باعث افزایش میزان مواد آلی خاک، تنفس میکروبی خاک و کربن فعال خاک شد. هم چنین مقادیر این ویژگی ها در سیستم تناوب زراعی بیشتر از روش مدیریت تک کشتی بود. از آن جایی که بقایای گیاهی منبع غنی از عناصر پرمصرف و کم مصرف هستند، می توانند به عنوان منبع مناسبی جایگزین کودهای شیمیایی مورد استفاده شوند. به طور کلی نتایج نشان داد که مدیریت بقایای گیاهی سبب بهبود ویژگی های شیمیایی و بیولوژیکی سلامت خاک شد.

سابقه و هدف: مراتع مناطق خشک و بیابانی علی رغم پوشش گیاهی ناچیز، اما به دلیل سطح وسیع در مقیاس جهانی، بیش از یک سوم ذخایر سطحی و زیرزمینی کربن خشکی های زمین را در خود جای داده اند، مدیریت کربن آلی خاک مراتع، نیازمند آگاهی از مقدار موجود و شناخت عوامل مؤثر بر آن می باشد. میزان کربن آلی خاک، نتیجه تعادلی است که بین کربن گیاهی افزوده شده به خاک و کربن خارج شده از خاک توسط آب شویی، پوسیدگی و فرسایش برقرار است. تحقیق حاضر به ارزیابی تغییرات کربن خاک و چگونگی رابطه ی آنها با پارامترهای محیطی در مراتع خشک و نیمه خشک می پردازد. به این منظور، مراتع منطقه یانسی گناباد، به عنوان الگویی از مناطق خشک کشور انتخاب شده و با هدف بررسی تأثیر ویژگی های خاکی، مدیریت اراضی و پوشش گیاهی بر تغییرات کربن آلی خاک مورد مطالعه قرار گرفتند. از این رو در تحقیق حاضر، بررسی رابطه کربن آلی خاک با برخی خصوصیات خاک و عوامل اقلیمی و تعیین مهمترین عوامل تأثیرگذار بر کربن آلی خاک از بین متغییرهای مطالعاتی مد نظر است. مواد و روش ها: محدوده ی مورد مطالعه در منطقه ی یانسی در محدوده ی جغرافیایی '20 ° 32 تا '39 ° 32 عرض شمالی و '57 ° 59 تا '13 ° 60 طول جغرافیایی قرار گرفته است. آماربرداری پوشش گیاهی منطقه، با کمک روش تلفیقی ترانسکت دایره ای انجام شد، پارامترهای محیطی اندازه گیری شده شامل ارتفاع از سطح دریا (فیزیوگرافیک)، متوسط بارندگی سالانه، متوسط دمای سالانه و متوسط نم نسبی سالانه (اقلیمی)، واکنش خاک، هدایت الکتریکی، کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم، فسفر، کربن آلی و بافت خاک بودند. برای تعیین عوامل محیطی مؤثر بر تغییرات کربن خاک، از آنالیز مؤلفه‬ های اصلی (PCA) بر مقادیر عوامل و ضرایب همبستگی به عنوان معیاری از تشابه بین پلات ها استفاده گردید. یافته ها: نتایج تحلیل مؤلفه های اصلی نشان داد که پارامترهای پوشش گیاهی، اقلیمی، بافت خاک و ارتفاع نقش زیادی در کنترل کربن آلی خاک در این مراتع دارند. میزان کربن خاک، دارای همبستگی مثبت با رس (39%)، شن (33%)، پتاسیم (30%) و منیزیم (21%) و همبستگی منفی با ارتفاع (32%-)، ازت (18%-)، بارندگی (39%-)، رطوبت نسبی(39%-) و پوشش گیاهی (34%-) بود. نتیجه گیری: در این مطالعه مشخص شد که در مراتع خشک و نیمه خشک کشور، میزان کربن آلی خاک در درجه اول تحت تأثیر بارش و درجه حرارت و در مرتبه دوم، تحت تأثیر بافت خاک و در درجات بعدی تحت تأثیر ارتفاع و پوشش گیاهی است، بنابراین ترکیبی از فاکتورهای مختلف به ویژه موارد ذکر شده برای درک و برآورد معنی دار سطوح کربن آلی خاک نیاز است و بدون درنظر گرفتن کامل عوامل کنترل کننده کلیدی با هم، هرگونه برآوردی از از کربن آلی خاک غیر قابل اتکا خواهد بود.

سابقه و هدف: پدیده تقاطع کانال ها و رودخانه ها ازجمله مسائلی است که در کانال های آبیاری و زهکشی، کانال های جمع آوری آب های سطحی، تصفیه خانه های آب و فاضلاب و رودخانه های طبیعی رخ می دهد. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر صفحات مستغرق نصب شده در کانال فرعی بر کنترل و کاهش عمق چاله ی آب شستگی در اتصال 90 درجه کانال ها و ارائه بهترین موقعیت و آرایش صفحات مستغرق با استفاده از شبیه سازی نرم افزاری است. مواد و روش ها: در این پژوهش از نرم افزار شبیه سازی جریان Flow-3D به منظور مدل سازی حالات مختلف قرارگیری صفحات مستغرق در تلاقی کانال های 90 درجه استفاده شده است. برای صحت سنجی نتایج از داده های آزمایش های انجام شده در آزمایشگاه گروه مهندسی عمران دانشگاه صنعتی شریف استفاده شده است. مدل آزمایشگاهی مذکور از یک کانال اصلی به طول 12 متر و عرض 40 سانتیمتر و یک کانال فرعی به طول 3 متر و هم عرض با کانال اصلی تشکیل شده است. کانال فرعی در فاصله 35/6 متری از ابتدای کانال اصلی و با زاویه 90 درجه نسبت به آن نصب شده است. معادلات حاکم در شبیه سازی نیز معادلات ناویر استوکس و پیوستگی جریان های تراکم ناپذیر بودند. جهت مدل کردن آشفتگی نیز از مدل دو معادله ای k-w استفاده شد. یافته ها: نتایج این مطالعه نشان داد که شبیه سازی نرم افزاری می تواند الگوی آب شستگی در محل تلاقی را به خوبی برآورد نماید. بطوریکه اختلاف حداکثر عمق آب شستگی در محل تلاقی بین مدل عددی و آزمایشگاهی 4/1 درصد بود. همچنین مدل سازی هایی با زوایا، ابعاد و فواصل مختلف از صفحات مستغرق جهت تعیین بهترین موقعیت صفحات مستغرق برای کاهش عمق آب شستگی در محل تلاقی دو کانال با زاویه 90 درجه انجام گرفت. نتایج این مدل سازی ها نشان داد که چنانچه زاویه ی قرار گیری صفحات مستغرق نسبت به راستای جریان کانال فرعی برابر 60 درجه، نسبت طول صفحات به عرض کانال برابر 25/0، فاصله طولی صفحات از یکدیگر نصف عرض کانال فرعی، فاصله عرضی صفحات از یکدیگر 375/0 عرض کانال فرعی و فاصله نصب صفحات از محل تلاقی دو کانال بین 25/0 تا 375/0 عرض کانال فرعی باشد؛ صفحات مستغرق به طور مؤثری حداکثر عمق چاله آب شستگی ایجادشده در محل اتصال دو کانال با زاویه 90 درجه را کاهش می دهند. نتیجه گیری: نتیجه نهایی حاصل از این پژوهش نشان می دهد که چنانچه صفحات مستغرق در موقعیت مناسب و با ابعاد بهینه در کانال فرعی نصب شوند می توانند عمق چاله آب شستگی در محل تقاطع را کاهش دهند. بطوریکه در این پژوهش حداکثر عمق آب شستگی با نصب صفحات مستغرق در کانال فرعی 21 درصد نسبت به حالت بدون صفحات کاهش یافت.