پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال:1396 | دوره:24 | شماره:2 |تعداد مقالات:18

سابقه و هدف: در طی دهه های اخیر با افزایش قابلیت مدل سازی با کامپیوتر شاهد افزایش پیچیدگی و تنوع مدل های هیدرولوژیکی بوده ایم. با افزایش پیچیدگی مدل، تعداد پارامترهای مدل زیاد شده که این مساله باعث افزایش احتمال بیش برازشی و سخت شدن شناسایی پارامترها و ساختار مدل می شود. بدین منظور با استفاده از آنالیز حساسیت پارامترهای مهم که به نوعی رفتار مدل را کنترل می کنند شناسایی شده و سهم هر یک از پارامترها در عدم قطعیت خروجی مدل تعیین می شود. روش های مختلفی برای آنالیز حساسیت پارامترها و ورودی های مدل های مختلف وجود دارد که آن ها را به دو دسته موضعی و سراسری تقسیم بندی می کنند. در حالی که در روش های موضعی تغییرات خروجی مدل در حالتی که سایر پارامترها ثابت بوده و فقط یکی از پارامترها تغییر می کند بررسی می شود. روش های سراسری قادر بوده آنالیز حساسیت را برای کل دامنه پارامترهای مدل اجرا کرده و همچنین می توانند اثرات متقابل بین پارامترها و غیر خطی بودن را نیز در نظر بگیرند. در این پژوهش کارایی سه روش آنالیز حساسیت شامل روش های موریس، سوبول و شاخص آنتروپی در آنالیز حساسیت پارامترها و ورودی های مدل های هیدرلوژیکی TOPMODEL و HBV بررسی شد. در هر دو مدل مهم ترین پارامترها شناسایی شده و بر اساس اهمیت آن ها در خروجی مدل رتبه بندی شدند. این پژوهش در بخشی از حوزه گرگانرود (حوزه آبخیز چهل چای) انجام شد. مواد و روش ها: سه روش آنالیز حساسیت موریس، سوبول و آنتروپی در این پژوهش بررسی شدند. روش موریس جهت آنالیز حساسیت و غربال گری و تشخیص پارامترها و ورودی های مهم ارائه شده است. این روش بر اساس روش نمونه های تصادفی و تکراری یک پارامتر در هر اجرا پایه گذاری شده است. روش سوبول یکی از متداول ترین روش های آنالیز حساسیت سراسری است که بر مبنای تجزیه واریانس می باشد. روش آنتروپی برای آنالیز حساسیت برای TOPMODEL و HBV مبتنی بر اطلاعات متقابل با جدول مقایسات ارائه شده است. دو مدل هیدرولوژیکی مقایسه سه روش آنالیز حساسیت استفاده شد، که به ترتیب دارای 13 و 9 پارامتر هستند. در این پژوهش از روش نمونه برداری مربع لاتین برای نمونه برداری تصادفی از مجموعه پارامترها به علت کارایی آن استفاده گردید. علاوه بر آن سه روش آنالیز حساسیت از لحاظ همگرایی، رتبه بندی پارامترها و تعداد محاسبات مورد نیاز ارزیابی شدند.یافته ها: در روش موریس تعداد نمونه برداری برای اینکه تعداد تکرار مدل به همگرایی برسد به ترتیب 700 و 1000 بود. در روش سوبول همگرایی نمونه بردای پارامترها برای دو مدل HBV و TOPMODEL تکرار در دو مدل به ترتیب در تعداد نمونه برداری برابر با 22000 و 28000 به دست آمد. در روش آنتروپی در HBV و TOPMODEL و ضریب عدم قطعیت کاهش یافته و به R هر دو مدل هیدرولوژیکی در تعداد تکرار 6000 به بعد تغییرات آماره روش های سوبول و موریس رتبه بندی TOPMODEL نوعی در این تعداد تکرار مدل ها به همگرایی رسیدند. در مدل و M یکسانی ارائه دادند. روش آنتروپی نیز مشابه این دو روش عمل کرده با این تفاوت که در این روش پارامترهای به ترتیب رتبه های 3 و 4 را دارند در حالی که در دو روش دیگر این پارامترها به ترتیب رتبه های 4 و 3 را به Srmax تا پارامترهای مرتبه 5 دو روش سوبول و موریس عملکرد یکسانی داشتند. در HBV خود اختصاص دادند. در مدل FC مهم ترین تفاوت حساسیت پارامترها با روش آنتروپی محاسبه شد، به طوری که در این روش پارامتر HBV مدل BETA به عنوان حساسیت ترین پارامتر تشخیص داده شد، این در حالی است که در دو روش دیگر پارامتر حساس ترین پارامتر بود. نتیجه گیری: یک رویکرد واحد برای حل تمام مسائل وجود ندارد. بنابراین به طور معمول دو یا چند روش بیش تر که ترجیحا اساس تئوری یکسانی را ندارند، جهت افزایش اطمینان در رتبه بندی حساسیت پارامترها استفاده می شود. در این مطالعه ارزیابی جامع برای اثربخشی و کارایی سه روش آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای دو مدل هیدرولوژیکی اجرا شد. نقاط قوت و ضعف های سه روش مورد بحث بررسی شد. در روش سوبول TOPMODEL و HBV همگرایی نمونه برداری پارامترها به تعداد زیادی اجرا (> 20000) در دو مدل هیدرولوژیکی نیاز داشت. بنابراین اجرای آن در مدل های پیچیده بسیار وقت گیر است. در مقابل روش موریس فقط نیاز به اجرای کم تر از 1000 شبیه سازی داشت.

سابقه و هدف: با ظهور سیستم های کامپیوتری در کنار سامانه اطلاعات جغرافیایی و دسترسی به داده های رقومی مکانی، روش های مختلف داده کاوی، مدل سازی و تخمین خصوصیات خاک، جایگاه خود را در علوم خاک و پدومتری باز کرده است. داده کاوی خصوصیات خاک با استفاده از روش های آماری کامپیوتر- محور به کشف الگوهای پنهان در بانک اطلاعاتی داده ها می پردازد که در نهایت منجر به برازش مدل به منظور استفاده و تخمین خصوصیات خاک می گردد. یکی از کاربردهای مهم این روش ها استفاده در معادله اسکورپن می باشد. دو جز اصلی معادله اسکورپن شامل متغیرهای محیطی و برنامه یادگیری می باشد. این مطالعه با هدف ارزیابی و مقایسه سه مدل عددی شامل روش رگرسیون چندگانه خطی، شبکه عصبی مصنوعی و برنامه ریزی بیان ژن به عنوان برنامه یادگیری (تابع f) در معادله اسکورپن با استفاده از داده های دورسنجی، توپوگرافی و پوشش گیاهی به عنوان داده های کمکی به منظور تخمین خصوصیات خاک از جمله کربنات کلسیم معادل، رس، چگالی ظاهری، نیتروژن کل، کربن آلی، شن، سیلت و ظرفیت رطوبت اشباع انجام گرفت.مواد و روش ها: این پژوهش، در مراتع بخش باجگیران در استان خراسان رضوی و با مساحت 1225 هکتار انجام شد. به منظور بررسی پوشش گیاهی و خاک، تعداد 137 واحد مورد بررسی قرار گرفت. در هر واحد کاری 3 تا 5 پلات با فاصله 10 متر و در امتداد یک برش انتخاب شدند و نوع و تعداد گونه گیاهی و درصد پوشش گیاهی درون پلاتها ثبت گردید. سپس یک نمونه خاکی در هر برش و در مجموع 137 نمونه خاکی از سطح منطقه مورد مطالعه برداشته شد. داده های توپوگرافی منطقه از نقشه DEM، داده های طیفی و باندهای مختلف از تصاویر سنجنده ETM و شاخص های تنوع گیاهی و درصد پوشش گیاهی اندازه گیری شد و به عنوان متغیرهای کمکی در پیش بینی کربنات کلسیم معادل، رس، چگالی ظاهری، نیتروژن کل، کربن آلی، شن، سیلت و ظرفیت رطوبت اشباع به کار گرفته شدند. به منظور کاهش تعداد داده ورودی در شبکه عصبی مصنوعی و برنامه ریزی بیان ژن از نتایج PCR استفاده گردید سپس عملیات نرمال سازی و استانداردسازی بر روی داده ها صورت گرفت.یافته ها: نتایج حاصل از ارزیابی مدل های رگرسیون چندگانه، شبکه عصبی مصنوعی و برنامه ریزی بیان ژن براساس آماره های ارزیابی شامل میانگین اریبی خطا (MBE)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تبیین (R2) در فاز آزمون نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون، با توجه به مقادیر ضریب تبیین بالاتر برای کربنات کلسیم، رس، نیتروژن کل، کربن آلی، شن، سیلت، ظرفیت رطوبتی و چگالی ظاهری به ترتیب با مقادیر 0.72، 0.46، 0.67، 0.77، 0.62، 0.7، 0.85 و 0.69 و همچنین مقادیر خطای RMSE کمتر با مقادیر به ترتیب 7.46، 4.46، 0.03، 0.27، 5.6، 3.55 و 3.4 درصد برای کربنات کلسیم معادل، درصد رس، نیتروژن کل، کربن آلی، درصد شن، درصد سیلت، ظرفیت رطوبت اشباع و 0.08 گرم بر سانتی مترمکعب برای چگالی، بهترین نتایج را از بین روشهای مورد مقایسه نشان داد. روش شبکه عصبی مصنوعی توانست 60 تا 85 درصد تغییرپذیری خصوصیات مورد بررسی را نشان دهد که از بین خصوصیات مختلف، بهترین تخمین برای ظرفیت رطوبت اشباع خاک با R2=0.85 و کربن آلی با R2=0.77 بود.نتیجه گیری: نتایج ارزیابی تخمین خصوصیات خاک از طریق سه مدل عددی که بهترین نتایج بدست آمده برای مدل شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون بدست آمد. نتایج اعتبارسنجی مدل شبکه عصبی مصنوعی نشان داد که مقدارMBE مدل برای متغیرها نزدیک به صفر بوده و این امر موید این مطلب است که برازش، توسط مدل ایجاد شده نااریب بوده است. مقدار RMSE پایین مدل نیز نشان دهنده دقت مناسب و قابل قبول برآورد برای متغیرهای خاک می باشد. نتایج الگوریتم بیان ژن نیز حاکی از دقت بالاتر این روش نسبت به رگرسیون خطی برای اکثر خصوصیات خاک بود.

سابقه و هدف: آلودگی آب های زیرزمینی یک فرآیند پیچیده و پر از عدم قطعیت، در مقیاس منطقه ای می باشد. توسعه یک روش یکپارچه جهت ارزیابی آسیب پذیری آبخوان ها، می تواند به منظور مدیریت بهینه و حفاظت از آن ها کارامد باشد. دشت رامهرمز به دلیل داشتن خاک حاصلخیز و منابع آب کافی دارای زمین های مستعد کشاورزی است که به دلیل توسعه کشاورزی، استفاده از کودهای شیمیایی و مواد آفت کش همواره در معرض خطر آلودگی قرار دارد. یکی از راه های مناسب برای جلوگیری از آلودگی آب های زیرزمینی، شناسایی مناطق دارای پتانسیل آلودگی می باشد. هدف از مطالعه حاضر، تهیه نقشه آسیب پذیری آبخوان آبرفتی دشت رامهرمز با استفاده از مدل دراستیک و سپس بکارگیری روش های هوش مصنوعی جهت بهبود نتایج حاصل از مدل دراستیک است. با توجه به اهمیت منابع آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه که برای مقاصد مختلف از جمله کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد، مطالعه آسیب پذیری آبخوان و حفاظت این مناطق برای توسعه و مدیریت بهینه منابع آب ضروری به نظر می رسد.مواد و روش ها: در این مطالعه، ارزیابی آسیب پذیری آبخوان آبرفتی دشت رامهرمز در ابتدا با استفاده از مدل دراستیک انجام شد و در ادامه از روش های هوش مصنوعی جهت بهینه سازی مدل استفاده گردید. مدل دراستیک شامل پارامترهای: عمق تا سطح ایستابی، تغذیه، جنس سفره، نوع خاک، توپوگرافی، مواد تشکیل دهنده منطقه غیراشباع و هدایت هیدرولیکی می باشد که در ارزیابی آسیب پذیری سفره آب زیرزمینی موثر هستند. این روش بر اساس وزن های استاندارد پارامترهای مدل دراستیک و لایه های بدست آمده برای هر یک از هفت پارامتر میزان آسیب پذیری آبخوان را محاسبه می نماید. پس از آماده-سازی لایه ها، آسیب پذیری آبخوان آبرفتی دشت رامهرمز با استفاده از روش دراستیک، تعیین گردید. هم چنین نقشه آسیب پذیری آبخوان و شاخص دراستیک برای کل منطقه محاسبه شد. به منظور ارزیابی دقت نتایج این مدل، از داده های غلظت نیترات موجود در آبخوان جهت صحت سنجی استفاده شده است. در ادامه به منظور بهبود نتایج، مدل دراستیک با روش های شبکه عصبی مصنوعی، منطق فازی( سوگنو و ممدانی) و سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی تلفیق شد و چهار نقشه آسیب پذیری با استفاده از مدل های مختلف هوش مصنوعی حاصل گردید.یافته ها: نقشه آسیب پذیری آبخوان نسبت به آلودگی، با تقسیم بندی به سه محدوده آسیب پذیری کم، متوسط و زیاد تهیه و شاخص دراستیک برای کل منطقه بین 48 تا 156 محاسبه گردید. ضریب همبستگی 0.97 بین شاخص دراستیک و غلظت نیترات نشان دهنده دقت نسبتا مناسب این روش است. نتایج نشان داد که مدل های هوش مصنوعی به کار گرفته شده، قابلیت بهبود نتایج مدل دراستیک اولیه را دارا می باشند. با مقایسه نتایج مدل ها می توان نتیجه گرفت که مدل سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی بهترین نتیجه را در بردارد.نتیجه گیری: ضریب تعیین (R2) برای مدل های سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی، شبکه عصبی و مدل های فازی سوگنو و ممدانی به ترتیب 0.99، 0.94، 0.98 و 0.87 بدست آمد. طبق مدل نهایی، نواحی جنوب- جنوب شرقی منطقه دارای بیشترین میزان پتانسیل آلودگی هستند.

سابقه و هدف: فرسایش پاشمانی به عنوان نخستین فرآیند فرسایش خاک شناخته می شود که نتیجه متلاشی شدن سطح خاک توسط قطرات باران است. فرسایش پاشمانی فرآیندی پیچیده شامل جدا شدن ذرات خاک توسط قطرات باران و به دنبال آن انتقال پاشمانی بخشی از ذرات جدا شده است. کمی سازی فرسایش پاشمانی در خاک ها با بافت مختلف برای ترکیب های گوناگونی از شدت باران و محتوای رطوبت پیشین (Antecedent moisture content, AMC) به منظور درک فرآیندهای فرسایش پاشمانی ضروری است. پژوهشهای فرسایش پاشمانی در شرایط مزرعه اغلب پرهزینه و زمان بر است. شبیهسازی باران به طور وسیع به عنوان روشی موثر برای برآورد فرسایش پاشمانی در طیف وسیعی از عوامل مرتبط با فرسایش بارانی به کار گرفته شده است. این پژوهش به منظور بررسی فرسایش پاشمانی در ارتباط با شدت باران و محتوای رطوبت پیشین خاک در بافت های مختلف خاک با استفاده از باران شبیه سازی شده انجام گرفت.مواد و روش ها: فرسایش پاشمانی در سه بافت خاک (شن، سیلت و رس) و چهار سطح AMC (از حالت هوا خشک تا اشباع) با استفاده از چهار شدت باران شبیه سازی شده (10، 20، 30 و 40 میلی متر در ساعت) اندازه گیری شد. برای این منظور 48 واحد آزمایشی در سه تکرار طراحی شد و با استفاده از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا 25 سانتی متر با عمق × تصادفی مورد تحلیل قرار گرفت. واحدهای آزمایشی عبارت از جعبه هایی به ابعاد 35 سانتی متر 5 سانتی متر بود. فرسایش پاشمانی با جمعآوری ذرات پاشمان یافته طی هر باران و سپس خشک کردن آن ها در دمای 105 درجه سانتیگراد برای مدت 24 ساعت اندازهگیری شد. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک با استفاده از روش های رایج آزمایشگاهی تعیین شدند. دادههای فرسایش پاشمانی با استفاده از آزمون دانکن برای مقایسه اثرات بافت خاک، شدت باران و محتوای رطوبت پیشین بر فرسایش پاشمانی تجزیه و تحلیل شد. داده ها با استفاده از نرم افزار SAS 9.2 تحلیل و نمودارها با استفاده از نرم افزار sigmaPlot 12.0 به دست آمد.یافته ها: تفاوت های معنیدار فرسایش پاشمانی در بین بافت های خاک (p<0.001) سطوح AMC (P<0.001) و شدت باران (p<0.001) مشاهده شد.

سابقه و هدف: توجه به ساخت و توسعه شبکه‏های آبیاری و زهکشی به خصوص در حوزه پایاب سد‏ها، از اهمیت زیادی برخوردار است و اجرای این گونه پروژه‏ها قادر است که در کارآیی مصرف آب در بخش کشاورزی، تاثیر زیادی داشته باشد. البته نمی‏توان آثار نا‏خواسته ی اجتماعی و احتمالاً تخریبی آن ها را از نظر دور داشت، به طوری که بعضی از سیاست ها، برنامه ها و طرح های توسعه به هدف های مورد انتظار خود دست نمی یابند و در عوض آثار مخرب زیست محیطی به جا گذاشته و به نا رضایتی اجتماعی دامن می-زنند. با توجه به خشکسالی موجود، کمبود آب و پایین بودن راندمان استفاده از آب‏های سطحی در دشت کربال که از دشت‏های حوزه‏ی پایاب سد درودزن در استان فارس می‏باشد، سازمان آب منطقه‏ای فارس، توسعه شبکه‏های آبیاری و زهکشی در این دشت را در دستور کار خود قرار داده است. از آنجایی که در پی اجرای هر پروژه عمرانی در بستر طبیعت، ارزیابی اقدامات و بررسی پیامد های آن به منظور رفع نقایص و بهتر نمودن کار های آتی ضروری می باشد، هدف این مطالعه، ارزیابی پیامد‏های گسترش کانال‏ های آبرسانی از دیدگاه کشاورزان: مورد مطالعه حوزه پایاب سد درودزن بوده است.مواد و روش ها: روش این پژوهش از نوع توصیفی-تحلیلی، کنترل متغیر ها غیر آزمایشی، هدف کاربردی و جمع آوری داده ها با فن پیمایش بوده است. تعداد جامعه ی آماری مورد نظر، 1029 نفر بهره ‏بردار برآورد گردید که تعداد نمونه از فرمول کوکران 269 بهره بردار در نظر گرفته شد. در این پژوهش از روش نمونه گیری دو مرحله ای تصادفی استفاده گردید. به این ترتیب که در طبقه ی اول چهار بند در نظر گرفته شد (بند امیر، بند فیض آباد، بند تیلکان و بند موان). پس از آن در طبقه ی دوم، فاز های اجرایی در هر بند مشخص گردید که عبارت از فاز مطالعات اجتماعی و مشارکتی، فاز اجرایی و فاز در حال ساخت بودند به دنبال آن تمامی روستا ها و مزارع هر فاز مشخص گردید و به تناسب، تعداد بهره برداران در هر روستا به تصادف انتخاب شدند. ابزار سنجش پرسشنامه بوده و روایی صوری پرسشنامه توسط یک پانل از متخصصان مربوطه و پایایی آن با انجام مطالعه راهنما تایید شد. ضریب آلفای کرونباخ این مطالعه بین 0.54- تا 0.91 برآورد گردید.یافته ها:در خصوص ارزیابی پیامد‏های زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی طرح گسترش کانال‏های آبرسانی حوزه پایاب سد درودزن، بیشتر بهره‏برداران منطقه‏ی مورد مطالعه این اثرات را در حد متوسط و مطلوب ارزیابی نمودند. ارزیابی کلی بهره‏برداران از اجرای طرح نیز در حد مطلوب و بسیار مطلوب برآورد گردید. همچنین نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که برخی از متغیر های میانجی پژوهش تاثیر قابل توجهی را بر ارزیابی اثرات طرح داشته و بر اساس مدل علی پیشنهادی پژوهش، چهار متغیر نگرشی مورد سنجش در این مطالعه، اثرات مستقیم و غیر مستقیمی را بر متغیر وابسته ی ارزیابی اثرات کل شبکه های مدرن آبیاری و زهکشی منطقه ی مورد مطالعه، داشته اند. نتایج حاصل از واکاوی علی متغیر ها نشان داد که در میان این چهار متغیر نگرشی، نگرش نسبت به ساخت کانال و زهکش، نگرش نسبت به آینده ی کشاورزی و نگرش نسبت به میزان آب بها به ترتیب بیشترین اثر علی مستقیم را بر متغیر وابسته ی ارزیابی اثرات کل داشته اند. مشارکت اجتماعی نیز بیشترین تاثیر مستقیم را در بین متغیر های پژوهش بر ارزیابی اثرات کلی طرح داشته است.نتیجه گیری: نتایج حاصل از تحلیل مسیر نشان داد، آن دسته از بهره بردارانی که مشارکت اجتماعی بیشتری داشته‏اند و در تصمیم گیری ها و امور عمرانی مربوط به روستایشان همکاری بیشتری را با نهاد های محلی داشته‏اند،افراد مسن‏تر و همچنین افرادی که سطح زیر کشت بیشتری داشته‏اند، اثرات کلی طرح را مطلوب‏تر ارزیابی نموده اند. همچنین افرادی که نگرش مثبت تری نسبت به ساخت کانال، نگرش مثبت‏تری نسبت به آینده ی کشاورزی و نگرش مثبت تری نسبت به میزان آب بها داشته اند نیز اثرات طرح را مطلوب تر ارزیابی نموده اند.

سابقه و هدف: حدهای بارشی در هر نقطه، به بارش های نابهنجار گفته می شود که در دنباله و دور از نقطه تمرکز توزیع فراوانی بارش آن نقطه قرار گرفته باشد. اخیرا حدهای بالا و دنباله بالایی توزیع فراوانی بارش مورد توجه بسیار بوده اند. در این راستا به فراخور ویژگی های جغرافیایی هر پهنه، آستانه های متعدد و متنوعی برای این ویژگی بارش معرفی و به کار گرفته شده است. یکی از نمایه های پرکاربرد مربوط به بارش روزانه، مبتنی بر توزیع تعمیم یافته مقادیر حدی است. هدف این پژوهش تعیین آستانه بارش های حدی در مناطق غربی ایران(استان های همدان، لرستان، کردستان، کرمانشاه و ایلام) و سپس تحلیل فضایی آستانه ها انتخاب شده است.داده ها و روش ها: برای این منظور با استفاده از داده های بارش 69 ایستگاه سینوپتیک و اقلیم شناسی در یک دوره 50 ساله (1961 تا 2010) با روش توزیع مقادیر حدی تعمیم یافته و روش ناپارامتریک (شاخص صدک 95ام و 99ام) آستانه بارش های حدی تعیین و سپس آستانه انتخاب شده با دو معیار اقلیمی مورد ارزیابی قرار گرفتند و سپس به تحلیل فضایی آستانه ها پرداخته شد. در این مطالعه سه آزمون توزیع مقادیر حدی تعمیم یافته POT (آزمون MRL، TC، DI) آزمون ناپارامتریک، روش CPOT که از میانگین آستانه انتخاب شده از هر سه روش ناپارامتریک است و نیز روش پارامتریک (شاخص های صدک 95ام و صدک 99ام برای انتخاب آستانه بارش های حدی غرب کشور به کار گرفته شد. و نهایتا با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی به تحلیل و پراکنش فضایی آستانه های تعیین شده از روش های مذکور در ایستگاه های مورد مطالعه پرداخته شد.یافته ها: نتایج حاصل از ارزیابی نشان داد که روش CPOT روش مناسبی برای انتخاب آستانه بارش حدی غرب ایران است که 81 درصد آستانه بارش های حدی ایستگاه های مورد مطالعه در داخل مقادیر مفروض هر دو معیار قرار می گیرد و کمترین مقدار را صدک 95ام برآورد کرده است که به طور کلی روش ناپارامتریک با توجه به دو معیار ارزیابی که معیار اول مربوط به طول سری داده های بالاتر از آستانه و دیگری به مقدار آستانه انتخاب شده است، نتایج رضایت بخشی نشان ندادند. آستانه بارش های حدی کمتر از نصف تعداد ایستگاه های مورد مطالعه در مرزهای مفروض هر دو معیار قرار گرفت.نتیجه گیری: نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل روش های پارامتریک (توزیع حدی تعمیم یافته) و ناپارامتریک بر روی 69 ایستگاه تحت مطالعه نشان داد که آستانه بارش های حدی اکثر ایستگاه ها بین 22 تا 26 میلیمتر قرار دارد و روش CPOT یک روش اثبات شده و کارآمد برای تعیین آستانه بارش حدی غرب کشور است و همچنین روش MRL نیز یک روش رضایت بخش برای انتخاب آستانه بارش های حدی می باشد.

سابقه و هدف: اجرای طرح تجهیز و نوسازی در اراضی شالی زاری، با تحول در زیرساخت های مدیریت مزرعه، سیستم سنتی آبیاری کرت به کرت را به مدیریت تحویل آب مبتنی بر استفاده از کانال های آبیاری و زهکشی برای هر کرت شالی زاری تغییر می دهد. با گذشت سال های متمادی از آغاز عملیات اجرایی این طرح، اغلب مطالعات قبلی مبنای کیفی داشته و علی رغم اشاره به وجود مشکلات اساسی در سیستم آبیاری آن، عمدتا تحلیل ها بر پایه میزان رضایت مندی کشاورزان و یا قضاوت های تجربی کارشناسان بخش های مختلف این پروژه بوده است و کمتر تحلیلی کمی مبتنی بر شاخص های کلیدی عملکرد، نظیر پایداری سیستم، انجام شده است تا اطمینان از تحویل آب زراعی در موعد مقرر، به مقدار مورد نیاز و برای مدت زمان مورد نیاز را نشان دهد و معیارهایی نظیر اعتمادپذیری، یکنواختی، به هنگام بودن و قابل پیش بینی بودن تحویل آب که از سوی پژوهشگران مختلف برای ارزیابی آن ارائه شده، در این طرح تاکنون محاسبه نشده است تا بتوان به این وسیله اثربخشی سیستم را محاسبه کرد و امکان برنامه ریزی، بازطراحی و اجرای اقدامات اصلاحی را مهیا نمود. مواد و روش ها: در این پژوهش، شاخص های مرتبط با پایداری تحویل آب شامل انواع معیارهای تغییرپذیری و قابلیت پیش بینی جریان تحویلی، در دو کانال آبیاری بتنی و خاکی و کرت های شالی زاری تحت پوشش آنها در پروژه تجهیز و نوسازی اراضی روستای اسماعیل کلای شهرستان جویبار استان مازندران محاسبه و مقایسه شد. یافته ها: نتایج بررسی شاخص های کمی ارزیابی شده نشان می دهد، هرچند پوشش بتنی کانا ل ها موجب ارتقای معیار های تغییرپذیری تحویل آب نسبت به کانال خاکی شد، چنانکه شاخص های کفایت و اعتمادپذیری در کانال بتنی به ترتیب 18 و 5 درصد، اعتمادپذیری در دامنه اطمینان پنجاه درصد به مقدار 0.14، شاخص به هنگام بودن تحویل آب به اندازه 4 روز و شاخص یکنواختی تحویل 0.27 بهتر از نتایج به دست آمده در کانال خاکی بود، اما ضعف ساختاری و مدیریتی در سیستم آبگیری و کنترل، با توجه به ضریب تغییرات 0.33 کفایت و 0.46 اعتمادپذیری، موجب شده توزیع آب بین کرت ها کافی و عادلانه نباشد و تغییرات زمانی تحویل آب در کرت های انتهایی کانال با یکنواختی کمتر از 0.5، شاخص به هنگام بودن عمدتا بیش از 10 روز و قابلیت اطمینان پایین، حتی در سطح 50 درصد، اختلاف زیادی با استانداردهای ارائه شده را نشان دهد. در هر دو کانال خاکی و بتنی رابطه همبستگی خطی بین جریان تحویلی و مورد نیاز عمدتا معکوس بود که نشان دهنده ضعف در مدیریت تحویل آب بر اساس تقاضا است. همبستگی معکوس بین متغیرهای تحویل آب در کانال بتنی به 0.97- می رسد، لذا مدیریت نامناسب تحویل آب در دهه های انتهایی را به درستی پیش بینی می نماید و در کانال خاکی هم مقدار متوسط 0.30 نشان از عدم همبستگی جریان تحویلی با نیاز آبی و به تبع آن پیش بینی پذیری کم سیستم دارد.نتیجه گیری: به طور کلی شاخص های پایداری تحویل آب در مقایسه با استانداردهای تعریف شده حتی با پوشش بتنی کانال های آبیاری نیز با چالش های اساسی مواجه اند. از یک سو ساختار سنتی، تجربی و غیرتخصصی مدیریت حاکم بر تحویل آب به اراضی تجهیز و نوسازی شده، زمان بندی مناسبی برای استفاده از آب تامین شده در طول فصل کشت ندارد و از سوی دیگر ارتقای ساختار سازه ای سیستم موجود تحویل آب، نیازمند اصلاح وضعیت آبگیری، استفاده از سازه های کنترل جریان در کانال و تعریف برنامه تحویل آب بر اساس نیاز آبیاری کرت ها است.

سابقه و هدف: مطالعه فرآیندهای جذب و واجذب فلزات سنگین در خاک بمنظور ارزیابی چگونگی انتقال ویاتجمع فلزات وتعیین سرنوشت آنهادر لایه های خاک مساله مهمی است که توجه بسیاری از محققین رابه خود جلب نموده است. توانایی انتقال فلزات تجمع یافته درلایه های خاک در اثر نفوذ جریانهای سطحی، بارش وحتی نفوذ فاضلابهای شهری وصنعتی در خاک از یک سو و واجذب فلزات از خاک بصورت محلول وانتقال آنها و نهایتا تراوش در آبهای زیرزمینی و آلوده نمودن آنها از سویی دیگر باعث شده تا اهمیت این مطالعات بیشترگردد. جریان فاضلاب خام در لایه های خاک نیز بواسطه فرآیند جذب و واجذب، باعث انتقال فلزات در ستون خاک می شود. هدف از این تحقیق که بصورت عملیات میدانی اجرا شد، بررسی وارزیابی فرآیند واجذب فلزات نیکل، روی وسرب موجود در خاک شهرک صنعتی سمنان است که در اثر نفوذ فاضلاب خام از خاک واجذب می شوند.مواد و روش ها: با نفوذ دادن فاضلاب خام این شهرک، تغییرات غلظت فلزات در لایه های خاک اندازه گیری شده و مورد بررسی و ارزیابی آماری قرار گرفت بنابراین برای نفوذ دادن فاضلاب در خاک یک چاهک نفوذ حفاری شد. نمونه برداری از خاک از عمقهای 20 تا 300 سانتیمتری زیر چاهک نفوذ انجام گردید. قبل از اینکه نفوذ انجام شود از لایه های زیرین چاهک نفوذ نمونه هایی تهیه و غلظت آنها بعنوان غلظت اولیه تعیین شد وپس از نفوذ نیز از همان عمقها مقادیر غلظت فلزات سنگین بعنوان غلظت ثانویه منظور شد. همچنین ارزیابی آماری برای مقایسه میانگین ها در نمونه های زوجی به منظور تعیین اثر فرآیند واجذب این فلزات در کل ستون خاک انجام گردید و ازنرم افزار SPSS18 برای آنالیز داده ها استفاده شد.یافته ها: نتایج نشان داد که برای هر سه فلز مورد مطالعه، جابجایی مرکز توده جرمی ماکزیمم به لایه های پایینتر اتفاق افتاده است. از ارزیابی آماری مشخص شد که در ستون خاک مورد بررسی، فرآیند واجذب فلز نیکل از خاک به محلول فاضلاب موثر بود در حالیکه فلزات روی وسرب چندان تحت تاثیر فرآیند واجذب قرار نگرفته اند. نسبت انتقال فلزات نیکل، روی وسرب بترتیب 136، 21 و10 بدست آمد. غلظت فلزات نیکل، روی وسرب در محلول فاضلاب در انتهای ستون خاک بترتیب 4.07، 1.95 و ppm 1.25 محاسبه شد.نتیجه گیری: نفوذ جریان فاضلاب باعث انتقال همه فلزات به لایه های پائینتردر ستون خاک میشود. فلز نیکل سریعتر از دو فلز دیگر به آبهای زیر زمینی تراوش می کند. رتبه بندی فلزات تحت تاثیرفرآیند واجذب وبراساس تحرکپذیری وهمچنین برای میزان تراوش به آبهای زیرزمینی بصورت (Ni>Zn>Pb) بدست آمد.

سابقه و هدف: فرسایش بادی یکی از جنبه های تخریب اراضی در مناطق خشک و نیمه خشک جهان محسوب می شود. رطوبت خاک از طریق کنترل سرعت آستانه و نیز فرسایش پذیری خاک، بر شدت فرسایش تاثیرگذار است. پژوهش حاضر با هدف بررسی نقش مقادیر مختلف رطوبت اولیه و سرعت باد بر شدت فرسایش بادی و نیز سرعت آستانه فرسایش بادی در دو خاک با کلاس بافت متفاوت با استفاده از تونل باد در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی انجام شد.مواد و روش ها: این پژوهش طی دو آزمایش جداگانه بر روی دو خاک با کلاس بافت متفاوت هر یک به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. در هر خاک دو فاکتور شامل سرعت باد و رطوبت اولیه هر یک در سه سطح و سه تکرار اعمال شد. به این منظور، دو خاک با کلاس های بافت لوم شنی و شنی انتخاب و در هر یک سطوح مختلف رطوبت اولیه ایجاد و سپس در معرض سرعت های مختلف باد قرار گرفت. با توجه به تفاوت در کلاس بافت و آستانه وقوع فرسایش در دو خاک، در خاک لوم شنی سه سطح رطوبت اولیه شامل 1.5، 6.5 و 11.5 درصد و در خاک شنی سه سطح رطوبت 1، 2.5 و 4.5 درصد (جرمی) اعمال شد. بعد از آماده سازی نمونه ها و انتقال به تونل باد، سرعتهای 5، 7.5 و 10 متر بر ثانیه در ارتفاع 10 سانتیمتری ایجاد و در نهایت تولید رسوب ناشی از فرسایش بادی اندازه گیری شد. علاوه بر این، سرعت آستانه فرسایش بادی به روش مشاهده ای تعیین گردید. همچنین، مقدار آستانه رطوبت اولیه برای هر خاک بر مبنای حداقل رطوبتی که در آن کاهش معنی دار شدت فرسایش مشاهده شد، تعیین گردید.یافته ها: یافته های این پژوهش نشان داد که در هر دو خاک با افزایش سرعت باد و رطوبت اولیه، شدت فرسایش بادی به ترتیب افزایش و کاهش مییابد. شدت فرسایش در دو خاک لوم شنی و شنی بسته به میزان رطوبت اولیه و سرعت باد، به ترتیب بین 0.015 تا 0.768 و 0.086 تا 14.088 گرم بر متر مربع در دقیقه متغیر بود که دلیل این تفاوت در شدت فرسایش، به تفاوت در توزیع اندازه ذرات اولیه و ثانویه مرتبط دانسته شد. با افزایش رطوبت اولیه، سرعت آستانه فرسایش بادی در هر دو خاک، بصورت تابع توانی افزایش یافت. مقدار آستانه رطوبت اولیه در دو خاک لوم شنی و شنی به ترتیب برابر با 6.5 و 4.5 درصد جرمی تعیین شد. با افزایش رطوبت اولیه در خاک لوم شنی از 1.5 به 6.5 درصد، شدت فرسایش در سرعت های 5، 7.5 و 10 متر بر ثانیه، به ترتیب 64.6، 80.7 و 62.9 درصد و با افزایش رطوبت از 1.5 به 11.5 درصد، شدت فرسایش به ترتیب 82.3، 90.8 و 77.5 درصد کاهش یافت. افزایش رطوبت اولیه از 1 به 2.5 درصد در خاک شنی، شدت فرسایش بادی در سرعتهای یادشده را به ترتیب 27.7، 32.8 و 71.3 درصد کاهش داد در حالی که افزایش رطوبت از 1 به 4.5 درصد، کاهش شدت فرسایش به ترتیب به میزان 92.2، 86.6 و 93.9 درصد را در این خاک در پی داشت.نتیجه گیری: یافته های این پژوهش اهمیت حفظ و یا افزایش سطح رطوبت خاک را در مهار فرسایش بادی نشان داد به طوری که با افزایش رطوبت اولیه می توان شدت فرسایش بادی تا حدود 90 درصد کاهش داد. همچنین مشخص گردید که مقدار آستانه رطوبت اولیه در خاک های مختلف، متفاوت است. این آستانه رطوبت در خاک شنی با مقدار 5/4 درصد کمتر از خاک لوم شنی (6.5 درصد) بود. در صورت کاهش سرعت باد به سمت مقادیر کمتر از سرعت آستانه در کنار راهکارهای مدیریت خاک برای حفظ و افزایش رطوبت، می توان فرسایش بادی را بطور قابل توجهی مهار نمود.

سابقه و هدف: نیاز روزافزون به آب سبب گردیده است که برنامه ریزی های مدیریتی به منظور کنترل مصرف آب در آینده از اهمیت بیشتری برخوردار باشد. با پیش بینی جریان رودخانه ها علاوه بر مدیریت بهره برداری از منابع آب، می توان حوادث طبیعی نظیر سیل و خشکسالی را نیز پیش بینی و مهار نمود. به همین دلیل برآورد صحیح و دقیق جریان رودخانه با استفاده از مدل های مختلف یکی از موضوعاتی است که در منابع آب مورد بررسی پژوهشگران می باشد. مدل های هوشمند جهت پیش بینی جریان رودخانه توسط پژوهشگران مختلف به کار رفته اند. یکی از این مدل ها که عملکرد خوبی از خود نشان داده است مدل برنامه ریزی بیان ژن می باشد. اخیراً شیوه استفاده از مدل های هوشمند به صورت ترکیبی مورد پذیرش قرار گرفته است که جهت انجام این کار معمولاً از تبدیل موجک استفاده می شود.مواد و روش ها : در این مطالعه از مدل برنامه ریزی بیان ژن(GEP) برای مدل سازی جریان در مقیاس های روزانه و ماهانه در رودخانه گاماسیاب استفاده شد. برای این منظور از داده های بارش، دما، تبخیر و جریان رودخانه گاماسیاب در ایستگاه وراینه با یک دوره آماری 43 ساله (1390-1348) استفاده شد. برای افزایش عملکرد مدل از دو روش پیش پردازش داده ها یعنی تبدیل موجک(Wavelet Transform) و تجزیه به مولفه های اصلی(PCA) استفاده شد. بدین صورت که سیگنال اولیه هر یک از پارامترهای ورودی با استفاده از تبدیل موجک تجزیه شد. سپس برای مشخص کردن زیرسیگنال های مهم از روش تجزیه به مولفه های اصلی استفاده شده و زیرسیگنال های مهم به عنوان ورودی به مدل برنامه ریزی بیان ژن وارد شد تا مدل ترکیبی برنامه ریزی بیان ژن-موجک(WGEP) حاصل گردید. یافته ها: بررسی ساختارهای مختلف برای مدل برنامه ریزی بیان ژن نشان داد که عملکرد مدل در دوره روزانه خوب بوده ولی در دوره ماهانه عملکرد کاهش یافته است. مقایسه مدل ترکیبی برنامه ریزی بیان ژن-موجک با مدل برنامه ریزی بیان ژن نشان داد که عملکرد مدل ترکیبی در هر دو دوره زمانی روزانه و ماهانه از مدل ساده بهتر بوده است. دلیل این امر به خاطر پیش پردازشی است که روی داده ها پیاده شده بود. این در حالی است که نتایج مدل ترکیبی در دوره روزانه حدود 4 درصد و در دوره ماهانه 23 درصد ضریب تعیین مدل را افزایش داد. همچنین با توجه به تعداد زیاد زیرسیگنال ها به کار بردن روش PCA باعث افزایش سرعت اجرای برنامه شد.نتیجه گیری: استفاده از روش های پیش پردازش داده ها باعث افزایش عملکرد مدل شده است و استفاده از روشPCA به عنوان یک ابزار کمکی برای تبدیل موجک موجب افزایش سرعت و دقت مدل شده است. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که می توان از ترکیب مدل برنامه ریزی بیان ژن با تبدیل موجک به عنوان یک ابزار مناسب برای مدل سازی و پیش بینی جریان رودخانه گاماسیاب بهره برد.

سابقه و هدف: آلودگی محیط زیست به فلزات سنگین، یکی از ره آوردهای صنعتی شدن اجتماعات بشری می باشد. فلزات سنگین از آلاینده های پایدار محیط زیست می باشند، که از نتایج مهم پایداری این فلزات، انباشته شدن تدریجی فلزات در خاک می باشد. اگرچه مقدار کل فلزات سنگین در خاک یک شاخص مفید برای ارزیابی آلودگی خاک است، اما نمی تواند معیار مناسبی در ارتباط با فراهمی، تحرک و سمیت فلزات باشد. فلزات سنگین در خاک به شکل های مختلف شامل شکل محلول، شکل تبادلی، شکل متصل به مواد آلی، شکل متصل به اکسیدها و شکل باقی مانده وجود دارند که قابلیت دسترسی آن ها متفاوت است. با توجه به اطلاعات کم در ارتباط با آلودگی منطقه زرند، این پژوهش با هدف بررسی وضعیت آلودگی و توزیع شکل های شیمیایی فلزات مس، سرب و کادمیوم در خاک های اطراف کارخانه زغال شویی در زرند انجام شد.مواد و روش ها: منطقه مورد مطالعه در 75 کیلومتری شمال غربی شهرستان کرمان و در نزدیکی شهر زرند قرار گرفته است. در این مطالعه بر اساس پوشش گیاهی غالب، چهار منطقه در اطراف کارخانه زغال شویی تفکیک و با استفاده از روش نمونه برداری سیستماتیک تصادفی، تعداد 135 نمونه مرکب (5 نمونه در هر نقطه) از عمق صفر تا 30 سانتی متری خاک جمع آوری و به آزمایشگاه انتقال یافت. برای تعیین غلظت کل فلزات سنگین، 20 میلی لیتر محلول پنج نرمال اسید نیتریک به 0.2 گرم نمونه خاک افزوده و به مدت 10 دقیقه حرارت داده شد. بعد از 24 ساعت، نمونه ها سانتریفیوژ و غلظت فلزات در عصاره با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. جهت تفکیک شکل های شیمیایی فلزات سنگین شامل شکل تبادلی، قابل اکسید (متصل به مواد آلی)، قابل احیا (متصل به اکسیدهای آهن و منگنز) و شکل باقیمانده از روش عصاره گیری متوالی استفاده شد. در پایان هر مرحله، غلظت فلزات سنگین درعصاره ها با استفاده از دستگاه جذب اتمی تعیین شد. شاخص زمین انباشتگی جهت تعیین میزان آلودگی در منطقه مورد مطالعه با استفاده از غلظت کل فلزات تعیین شد.یافته ها: نتایج نشان داد میانگین غلظت کل فلزات مس، سرب و کادمیوم در منطقه از میانگین غلظت استاندارد ارائه شده توسط دفتر آب و خاک معاونت محیط زیست انسانی بیشتر بود. براساس نتایج شاخص زمین انباشتگی، هر چهار ناحیه مورد مطالعه دارای آلودگی شدید سرب هستند، در حالی که مس و کادمیوم در محدوده غیرآلوده تا کمی آلوده قرار دارند. همچنین نتایج بررسی تغییرات مکانی فلزات مورد مطالعه بیانگر این بود که بیشترین مقدار کادمیوم و مس در جهت شمال غربی و غرب کارخانه با کاربری کشاورزی مشاهده شد. این نتایج نشان دهنده وضیعت نگران کننده فلزات مس، سرب و کادمیوم در منطقه چهار با کاربری کشاورزی می باشد. نتایج تفکیک شیمیایی فلزات مس و سرب در منطقه مطالعاتی نشان داد در هر چهار منطقه شکل باقیمانده این فلزات دارای بیشترین مقدار و شکل تبادلی کمترین مقدار را به خود اختصاص داده و از روند شکل باقیمانده > شکل متصل به اکسیدهای آهن و منگنز > شکل متصل به مواد آلی > شکل تبادلی تبعیت می کند.نتیجه گیری: فلزات مس، سرب و کادمیوم باتوجه به میانگین غلظت ارایه شده توسط دفتر آب و خاک معاونت محیط زیست انسانی در وضیعت نگران کننده ای قرار دارند با این وجود نتایج جزء بندی شیمایی نشان داد که شکل باقی مانده فلزات سنگین که قابلیت دسترسی پایینی دارد بیشترین شکل را به خود اختصاص داده است. براساس نتایج شاخص زمین انباشتگی فلز سرب در محدوده آلودگی قرار دارد، اما بررسی توزیع فلزات در مناطق مورد مطالعه نشان داد که در مقایسه با کادمیوم و مس بخش عمده ای از سرب کل به شکل باقیمانده در خاک رسوب کرده است. بر اساس این نتایج فلزات کادمیوم و مس دراین مناطق نسبت به فلز سرب خطرسازتر بوده و امکان انتقال این فلزات به چرخه غذایی بیش از فلز سرب می باشد.

سابقه و هدف: با توجه به کمبود منابع آب در کشور، بهبود مدیریت توزیع آب برای افزایش عملکرد شبکه های توزیع آبیاری یک امر اجتناب ناپذیر است. سیستم های کنترل نقش مهمی در توزیع آب در شبکه ها دارند و میزان موفقیت شبکه بستگی به چگونگی عملکرد آن ها دارد. طراحی و اجرای موفق آن ها به تنظیم ضرایب کنترلی وابسته است. هدف از این پژوهش تعیین ضرایب بهینه سیستم کنترل با استفاده از روش تکامل تصادفی تدریجی می باشد.مواد و روش ها: در این مطالعه سیستم کنترل تناسبی- انتگرالی- دیفرانسیلی کنترل از بالادست و کنترل از پایین دست برای سازه تنظیم دریچه کشویی در مدل هیدرودینامیک ICSS توسعه داده شد. برای تنظیم ضرایب این سیستم های کنترل، از الگوریتم بهینه سازی تکامل تصادفی تدریجی در گزینه بهره برداری افزایشی و کاهشی در مدت زمان بهره برداری 5 ساعت در کانال اصلی شبکه آبیاری البرز به طول 12.6 کیلومتر استفاده شده است. برای ارزیابی ضرایب کنترل گرها، تابع هدف شامل شاخص های ماکزیمم قدرمطلق خطا، انتگرال قدرمطلق بزرگی خطا و زمان پاسخگویی سیستم در نظر گرفته شد. همچنین از شاخص های مولدن و گیتس برای ارزیابی عملکرد کانال استفاده شد.یافته ها: در گزینه بهره برداری افزایشی و کاهشی ضرایب بهینه در هر یک از کنترل گرها بدست آمد. با استفاده از ضرایب بدست آمده، مدل در مدت زمان کم در هر یک از مراحل افزایشی و کاهشی قادر خواهد بود عمق را در عمق هدف تنظیم نماید. بیشترین مقدار خطا (انحراف از عمق هدف) در کنترل گرهای کنترل از بالادست و پایین دست به ترتیب در سازه C1 با مقدار 10 سانتیمتر و در سازه C3 با مقدار 6 سانتیمتر می باشد. کنترل گر کنترل از بالادست قادر به تنظیم سطح آب در پایین دست خود نمی باشد بنابراین تامین نیاز آبگیرهای TO14 و TO16 به علت قرار گرفتن در پایین دست سازه تنظیم C3، دچار اختلالاتی شده است که مقدار شاخص کفایت در تحویل در این سازه ها به ترتیب در محدوده عملکرد متوسط و ضعیف قرار می گیرد. در کنترل گر کنترل از پایین دست مقادیر این شاخص نسبت به کنترل گر کنترل از بالادست بهبود یافته است. شاخص های کفایت، راندمان، پایداری در تحویل در هر دو کنترل گر در کل کانال در محدوده عملکرد خوب و عدالت در تحویل در محدوده متوسط قرار دارند.نتیجه گیری: نتایج نشان می دهد ضرایب بهینه بدست آمده از مدل توسعه داده شده در هر دو کنترل گر کنترل از بالادست و کنترل از پایین-دست پاسخگوی تغییرات در بهره برداری در مدت زمان کوتاه می باشد.

سابقه و هدف: با توجه به سناریوی گرمایش زمین به عنوان بزرگترین چالش زیست محیطی عصر حاضر و اهمیت حفاظت و انباشت هر چه بیشتر موجودی کربن در خاک در قالب بزرگترین مخازن کربن اتمسفری در زمین، پایش بهینه مخازن کربن آلی خاک در بوم سازگان های جنگلی می تواند ابزاری مناسب برای بررسی تغییرات پارامترهای اقلیمی در منطقه علاوه بر مدیریت حفاظتی بهینه بوم سازگان های مذکور در رابطه با روند تغییرات ذخایر کربن خاک و چرخش کربن محسوب شود. از این رو، یک پروتکل جامع با قابلیت اطمینان زیاد برای ایجاد مدل های پیش بینی ذخایر کربن آلی خاک با حداکثر دقت باید ارائه شود، طوری که با استفاده از مدل های مزبور شامل متغیرهای توصیفی با قابلیت اندازه گیری آسان با حداقل هزینه بتوان کنترل حفاظتی متناسب در رابطه با تغییرات مقادیر ترسیب کربن در سطوح مختلف لایه های خاک انجام داد.مواد و روش: پژوهش حاضر در پارک جنگلی نور که به عنوان بزرگترین جنگل های جلگه ای شمال کشور محسوب می شود صورت گرفت. برای انجام پایش بهینه مخازن کربن آلی خاک در جنگل مذکور، 25 قطعه نمونه 400 متر مربعی با طرح بلوک تصادفی در توده های توسکا – انجیلی، پلت – انجیلی و اوجا – ممرز برای اندازه گیری مشخصه های کمی به منظور محاسبه شاخص های تنوع زیستی و فاکتور کربن خاک (در دو عمق 20- 0 و 40 – 20 سانتی متر) پیاده سازی شد. روش های محاسباتی تحلیل رگرسیون و تکنیک شبیه سازی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی برای انجام مطالعه حاضر استفاده شدند. برای تحلیل های محاسباتی از روش های سنتی مبتنی بر رگرسیون به روش تخمین منحنی و رگرسیون خطی چندگانه و برای پیشبرد تحلیل های شبکه عصبی مصنوعی از الگوریتم پس انتشار خطا با ساختار پروسپترون چند لایه استفاده شد.یافته ها: نتایج نشان داد که رگرسیون خطی چندگانه شامل شاخص های همبسته تنوع زیستی به عنوان عوامل توصیفی بر مبنای شاخص های اعتبارسنجی از جمله ضریب اطلاعات آکاییک و فاکتور تورم واریانس (VIF<10) دارای اعتبار محاسباتی بوده ولی دارای دقت قابل ملاحظه ای نمی باشد. در تحلیل غیرخطی، مدل کرو بر حسب وفور پوشش علفی مدل بهینه ذخایر کربن لایه آلی خاک و مدل توانی تبدیلی لگاریتمی (CF=1.00) شامل غلبه گونه ای درختی (D)، وفور (Abunance) و یکنواختی (' J) پوشش علفی بهترین مدل لایه معدنی خاک محسوب شدند. تکنیک شبیه سازی نشان داد که در الگوریتم پس انتشار خطا، خروجی بهینه لایه آلی خاک با ماتریس ورودی Abundance و ' Jبا توپولوژی یک لایه پنهان و 15 نورون حاوی تابع Tan-sigmoid و خروجی بهینه لایه معدنی خاک با اضافه شدن لایه D به ماتریس مزبور با معماری دولایه پنهان و 35 نورون دارای حداکثر قطعیت پیش بینی نسبت به کلیه تحلیل های رگرسیون هستند.نتیجه گیری: نوع روابط ریاضی (ساختار تابع) بین شاخص های تنوع زیستی و متغیر پاسخ مورد مطالعه صرفنظر از قطعیت ارتباط اکولوژیکی و بیولوژیکی بین آنها دارای قطعیت کم و محدودیت های تحلیلی و آماری زیاد از جمله وجود فاکتور تورم واریانس است. از این رو، کاربرد تکنیک شبکه عصبی مصنوعی می تواند بهترین جایگزین مدل های کلاسیک برای پیش بینی مقادیر مذکور باشند. در این خصوص، همانند پارامترهای محاسباتی مدل های کلاسیک، توپولوژی هر مدل در شبکه عصبی مصنوعی تعیین کننده معماری و کارآیی (دقت) پایش مقادیر ترسیب کربن در لایه های مختلف خاک می باشد.

سابقه و هدف: نفوذ حساس ترین و غالباً مشکل ترین پارامتر برای ارزیابی در سیستم آبیاری سطحی است به خصوص این که خصوصیات نفوذ نسبت به زمان و مکان متغیر می باشد. به طور کلی تعداد نسبتا زیادی اندازه گیری مزرعه ای نفوذ لازم است تا متوسط شرایط مزرعه را نشان دهد. هدف از این پژوهش دقت روش های غیر نقطه ای، استخراج معادلات نفوذ تجمعی نمونه و اصلاح شده با فرایند آبیاری، در شبیه سازی سامانه آبیاری جویچه ای انتها بسته می باشد. برای انجام شبیه سازی از مدل اینرسی صفر در نرم افزار WS و مدل های اینرسی صفر و هیدرودینامیک در نرم افزار SM استفاده شده است.مواد و روش ها: این تحقیق در دو مزرعه از مزارع شرکت کشت و صنت نیشکر هفت تپه به نام های 1C201 و E201 که در آنها نیشکر در کف جویچه ها کشت شده بود، انجام شد. در هر کدام از مزارع 7 جویچه متوالی انتخاب شد. جویچه های زوج، آزمایشی و جویچه های فرد، نقش حایل را داشتند. متوسط طول جویچه ها در مزرعه 1C201، 268 متر و در مزرعه E201، 165 متر بود. در هر دو مزرعه شیب طولی جویچه های آزمایشی اندازه گیری و 0.001 (متر در متر) به دست آمد و عرض جویچه ها 1.5 متر و به روش انتها بسته آبیاری می شدند. به منظور تهیه آمار پیشروی و پسروی، طول جویچه ها به فواصل 20 متری ایستگاه گذاری شدند. در هر دو مزرعه 3 آبیاری متوالی ارزیابی شد. برای اندازه گیری دبی ورودی به جویچه های آزمایشی از WSC فلوم نوع 3 استفاده شد. معادلات نفوذ تجمعی نمونه کاستیاکوف لوئیس به روش ورودی – خروجی برای هر دو مزرعه به دست آمد. همچنین با استفاده از داده های پیشروی و پسروی و همچنین حجم آب ورودی و نفوذی در جویچه ها، معادلات نفوذ تجمعی نمونه اصلاح و معادلات نفوذ تجمعی اصلاح شده برای هر کدام از جویچه ها به تفکیک به دست آمد. سپس مقادیر پیشروی برای هر کدام از آبیاری های دو مزرعه، با استفاده از معادلات نفوذ تجمعی نمونه و اصلاح شده و مدل های هیدرودینامیک و اینرسی صفر دو نرم افزار WinSRFR و SIRMOD شبیه سازی شدند.یافته ها: نتایج این تحقیق نشان داد که اعمال میزان دبی آزمایشات نفوذ در نرم افزار SM، فرایند شبیه سازی را به صورت قابل توجهی بهبود می دهد. همچنین مقایسه نتایج مدل های اینرسی صفر و هیدرودینامیک نرم افزار مذکور نشان داد که نتایج این مدل ها در شبیه سازی فرایند آبیاری جویچه ای انتها بسته با کشت نیشکر در کف جوبچه، مشابه بوده و اختلاف ناچیزی با هم دارند. ارزیابی نتایج شبیه سازی دو نرم افزار SM و WS در تحقیق حاضر نشان داد که در صورت استفاده از معادلات نفوذ تجمعی نمونه، دقت نرم افزارها در شبیه سازی فرایند پیشروی، در مزرعه 201C1 در درجات خوب و متوسط و در مزرعه 201E در رتبه ضعیف قرار داشت. با اصلاح معادلات نفوذ و استفاده از آنها در نرم افزارهای مذکور، میزان دقت شبیه سازی در مزرعه اول به رتبه عالی و در مزرعه دوم به درجات خوب و متوسط ارتقا یافت به طوری که این میزان بهبود بر اساس متوسط شاخص خطای مطلق نسبی در مزرعه 201C1، 63 درصد و در مزرعه 201E بیش از 56 درصد می باشد. همچنین نتایج نشان داد که نرم افزار SM در شبیه سازی آبیاری های هر دو مزرعه، با درصد میانگین مربعات خطای کمتر و درصد میانگین خطای مطلق کمتر عملکرد بهتری داشته است و هر دو نرم افزار مدت زمان های پیشروی محاسباتی را بیش از مقدار واقعی آنها پیش بینی کرده اند.نتیجه گیری: به طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که اگر در طراحی، شبیه سازی و ارزیابی سامانه های آبیاری جویچه ای انتها بسته، از معادلات نفوذ اصلاح شده به جای معادلات نفوذ نمونه استفاده شود، دقت نتایج به صورت قابل توجهی افزایش داشته، که در نهایت باعث بهبود و افزایش شاخص های هیدرولیکی سامانه های آبیاری خواهد شد.

سابقه و هدف: رسوبات رودخانه ای از مهم ترین اجزای اکوسیستم های آبی هستند که نقش مهمی در چرخه عناصر غذایی و همچنین انتقال آلاینده ها در سیستم های آبی دارند. رسوبات رودخانه ای بر حسب اندازه و همچنین رژیم جریان رودخانه می توانند به دو شکل بار بستر و یا معلق انتقال یابند. تعادل رسوبات با آب منفذی و همچنین جریان آب رودخانه، سبب می گردد تا ترکیب رسوبات به طور مستقیم کیفیت آب و فعالیت های بیولوژیکی در محیط های آبی را تحت تاثیر قرار دهد. آزاد شدن آلاینده های آلی و غیرآلی و همچنین عناصر غذایی مورد نیاز جانداران به طور عمده تابعی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی رسوبات بوده و آگاهی از این ویژگی های می تواند در مدیریت اصولی حوضه آبخیز موثر واقع شود. بر این اساس پژوهش حاضر با هدف بررسی و مقایسه ی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی رسوبات بستر و معلق رودخانه ی روضه چای در شهرستان ارومیه انجام شد.مواد و روش ها: برای بررسی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی رسوبات تعداد 19 نمونه رسوب بستر شامل 6 نمونه از بخش بالادست رودخانه، 6 نمونه از بخش میانی و 7 نمونه از بخش پایین دست رودخانه و از عمق 5-0 سانتی متری تهیه شد. همچنین 6 نمونه رسوب معلق نیز در هنگام وقوع جریان سیلابی در امتداد رودخانه برداشته شد. نمونه ها به آزمایشگاه منتقل و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن ها پس از عبور از الک 2000 میکرون تعیین گردید. از روش های خوشه بندی سلسله مراتبی و همچنین تجزیه به مولفه های اصلی به منظور گروه بندی رسوبات و تعیین موثرترین ویژگی-های آن ها استفاده شد.یافته ها: نتایج نشان داد که رسوبات بستر و معلق رودخانه به ترتیب حاوی مقادیر قابل توجهی از ذرات شن و سیلت هستند. میانگین مقدار سیلت و شن بسیارریز در رسوبات معلق به ترتیب برابر با 44 و 25 درصد بود در حالی که این مقادیر برای رسوبات بستر برابر با 15.8 و 15.5 درصد بود. با این حال رسوبات بستر به دلیل دارا بودن شن بیشتر، بافت درشت تری در مقایسه با رسوبات معلق داشتند. میانگین مقدار ماده ی آلی و هدایت الکتریکی در رسوبات بستر به ترتیب 1.7 و 2.5 برابر بیش از رسوبات معلق بود. ماده ی آلی و هدایت الکتریکی رسوبات بخش بالادست رودخانه به دلیل تخلیه فاضلاب های خانگی بیش تر از بخش های میانی و پایین دست بود. تجزیه به مولفه های اصلی و همچنین خوشه بندی سلسله مراتبی نشان داد که ماده ی آلی، هدایت الکتریکی و توزیع اندازه ی ذرات به عنوان تاثیر گذارترین ویژگی های رسوبات هستند.نتیجه گیری: یافته های این پژوهش نشان می دهد که تخلیه فاضلاب های خانگی به بستر رودخانه سبب انباشت مواد آلی و املاح در رسوبات بستر بالادست رودخانه شده و در نتیجه باعث می شود تا رسوبات این بخش از رودخانه از نظر ویژگی های شیمیایی و فیزیکی متفاوت با رسوبات بخش های میانی و پایین دست شوند. بنابراین کنترل ورود فاضلاب های خانگی در بالادست رودخانه از قدم های اولیه در مدیریت زیست محیطی رسوبات این رودخانه است. از سوی دیگر یافته های این پژوهش بر اساس خوشه بندی سلسله مراتبی و تحلیل مولفه های اصلی بر تفاوت بارز ویژگی های رسوبات بستر و معلق تاکید دارد.

سابقه و هدف: آتش سوزی مهم ترین عامل تخریب در اکوسیستم های جنگلی به شمار می رود که می تواند دگرگونی هایی را در ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک در کوتاه مدت و بلند مدت ایجاد نماید. دگرگونی این ویژگی ها در خاک پس از آتش سوزی ممکن است پیامدهای منفی بر اکوسیستم جنگل حتی در بلند مدت داشته باشد. از آنجا که فراوانی رخدادهای آتش سوزی در جنگل-های زاگرس در سال های اخیر رو به افزایش بوده است، شناسایی اثرات بلند مدت و کوتاه مدت آتش سوزی بر ویژگی های خاک این جنگل ها به منظور جلوگیری از تخریب خاک بسیار ضروری می باشد. بنابراین در این پژوهش پاسخ کوتاه مدت و بلند مدت برخی از ویژگی های مهم فیزیکی و شیمیایی خاک به آتش سوزی در جنگل های زاگرس بررسی شد تا زمان بهبودی تغییرات هریک از این ویژگی ها پس از آتش سوزی تعیین شود.مواد و روش ها: برای بررسی زمان بهبودی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک پس از آتش سوزی، 3 منطقه در یک رویشگاه با فاصله حدود 1 کیلومتر با زمان های مختلف آتش سوزی شامل 1 سال، 3 سال و 10 سال انتخاب شد. به منظور کاهش خطای اثرات محیطی، در نزدیکترین همسایگی هر یک از آنها قطعات نسوخته شاهدی در نظر گرفته شد و هر منطقه با شاهد خود مورد مقایسه قرار گرفت. سپس نمونه برداری به صورت تصادفی از عمق 0 تا 20 سانتی متری سطح خاک و با چهار تکرار انجام شد. در مجموع تعداد 24 نمونه ترکیبی از خاک برداشت شد. سپس ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک شامل:pH ، CEC، فسفر (P)، کربن آلی (OC)، نیتروژن (N)، EC، رطوبت اشباع خاک، جرم مخصوص ظاهری (BD) ، نسبت C:N، درصد اجزای تشکیل دهنده بافت خاک اندازه گیری شد. مقایسه ویژگی های اندازه گیری شده با آزمون تی (t test) در نرم افزار IBM SPSS انجام شد.یافته ها: نتایج نشان داد کهpH ، CEC،EC و P خاک 1 سال بعد از آتش سوزی افزایش یافتند. همچنین در مدت 3 و 10 سال پس از آتش سوزیpH و CEC به سطح قبل از آتش سوزی بهبود یافتند اما EC و P خاک نسبت به شاهد کاهش معنادار یافتند. رطوبت اشباع خاک 1 سال بعد از آتش سوزی کاهش یافت، اما 3 و 10 سال بعد اختلاف معنی داری با سطح قبل از آتش سوزی نشان نداد. کربن آلی و نیتروژن خاک در تمامی زمان های مورد بررسی کاهش معنادار داشتند و حتی 10 سال بعد نیز به سطح قبل از آتش سوزی بهبود نیافتند. جرم مخصوص ظاهری 1 سال و 3 سال بعد از آتش سوزی کاهش یافت اما 10 سال بعد در مقایسه با شاهد تفاوت معناداری مشاهده نشد. نسبت C:N خاک، محتوای رس، شن و سیلت خاک در هیچ یک از زمان های پس از آتش سوزی تفاوت معناداری با شاهد نشان ندادند.نتیجه گیری: نتیجه گیری شد که برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک ممکن است در کوتاه مدت بهبود یابند ولی برخی دیگر حتی پس از گذشت 10سال نیز، به سطح قبل از آتش سوزی بهبود نیابند. از میان این ویژگی ها مقدار ماده آلی خاک، نیتروژن و فسفر خاک از مهم ترین ویژگی هایی هستند که به زمان زیادی برای بهبودی پس از آتش سوزی نیاز دارند.

سابقه و هدف:گسترش فعالیت های کشاورزی و صنعتی برای تامین مواد غذایی همگام با روند رو به رشد جمعیت جهان و وقوع خشک سالی های پی درپی در سال های اخیر موجب افزایش بهره برداری از منابع موجود آب، وارد آمدن فشار بیش از اندازه به منابع آب و ایجاد بحران آب، بویژه در اکثر کشورهای واقع در مناطق خشک و نیمه خشک جهان شده است. این تحقیق به‏منظور بررسی امکان کاربرد پساب تصفیه‏خانه‏ی فاضلاب شهر شهرکرد برای کشاورزی و تعیین میزان محدودیت کاربرد پساب در سیستم آبیاری قطره‏ای از نظر تاثیر بر پتانسیل گرفتگی قطره‏چکان‏ها انجام شد.مواد و روش‏ها: به این منظور برخی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی پساب تصفیه‏خانه‏ی فاضلاب شهر شهرکرد در بازه‏ی زمانی فروردین-شهریور سال 1394، بصورت ماهیانه اندازه‏گیری و با استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست ایران، استاندارد سازمان بهداشت جهانی (WHO)، استاندارد سازمان جهانی خواروبار و کشاورزی (FAO) و استاندارد طبقه‏بندی کیفیت آب متناسب با پتانسیل گرفتگی قطره‏چکان‏ها، مقایسه شد. یافته‏ها: بر اساس نتایج آزمایش‏های بررسی کیفیت آب، متوسط مقدار کلیفرم مدفوعی و کلیفرم کل پساب خروجی در طول دوره‏ی بررسی، به ترتیب 6416.8 و 16966.7 MPN (100ml)-1 محاسبه شد که خارج از محدوده‏ی مجاز توصیه‏شده در استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست ایران برای کاربرد پساب در کشاورزی است و کلرزنی بیش‏تر پساب پیش از تخلیه را ضروری می‏نماید. علاوه بر این بر اساس مقدار متوسط پارامترهای میکروبی کلیفرم مدفوعی و تعداد نماتد روده‏ای (0 N (100ml)-1) و متناسب با استاندارد سازمان جهانی بهداشت، استفاده از پساب برای آبیاری گیاهانی که بصورت خام مصرف می‏شوند، امکان‏پذیر نیست. همچنین بر اساس استاندارد FAO کاربرد پساب از نظر مقدار متوسط غلظت بی‏کربنات در طی این دوره (4.64me L-1) برای گیاهان، محدودیت کم تا متوسط به دنبال داشتنتیجه گیری: پساب تصفیه خانه فاضلاب شهری شهرکرد را می توان برای آبیاری گیاهان علوفه ای و صنعتی مقاوم به غلظت های بالای بی کربنات استفاده کرد.