مجله پژوهش آب ایران
سال:1400 | دوره:15 | شماره:3 (پیاپی 42) |تعداد مقالات:11

حوضچه های آرامش قسمت کوتاهی از یک کانال کف سازی شده اند که به صورت سازه ای خاص در انتهای سرریزها و هر سازه دیگری که جریان فوق بحرانی ایجاد می کند، برای کنترل پرش هیدرولیکی ساخته می شوند و هر چه طول آن ها کوتاه تر باشداز نظر اقتصادی مناسب تر خواهند بود. هدف از این تحقیق بررسی خصوصیات پرش هیدرولیکی در کانال با شیب معکوس و پله منفی ابتدایی می باشد. در این پژوهش اثر همزمان سه شیب معکوس و سه ارتفاع پله منفی ابتدایی بر اعماق مزدوج، طول پرش و افت انرژی در اعداد فرود 4. 5 تا 9. 5 بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش شیب معکوس کانال، مقدار نسبت اعماق مزدوج، طول پرش و افت انرژی به ترتیب 12. 6، 13. 9 و 16. 8 درصد کاهش می دهد. در حالی افزایش که پله منفی نسبت اعماق مزدوج و طول پرش را به ترتیب 5. 66 و 6. 2 درصد افزایش و افت انرژی را 2. 6 درصد کاهش می دهد. ترکیب دو عامل شیب معکوس و پله منفی نسبت اعماق مزدوج، طول پرش و افت انرژی را به ترتیب 12. 42، 14. 8 و 3 درصد کاهش می دهد و نیز تنش برشی 12. 56 برابر شرایط بستر صاف به دست آمد. بنابراین نقش پله منفی در تثبیت پرش در محل حوضچه آرامش می باشد و شیب معکوس این تثبیت پرش را سخت تر می کند.

آهن از نظر غذایی برای گیاه ضروری است اما مقدار بیش از حد آن شرایط سمی ایجاد نماید. همچنین میزان بالای آن در زهاب می تواند باعث گرفتگی زهکش ها نیز شود. این پژوهش به منظور بررسی اثر زهکشی کنترل شده بر غلظت آهن در زهاب خروجی و جذب آن در اندامهای ذرت دانه ای در دو سال زراعی 1397 و 1398 (کشت بهاره و پاییزه) در مزرعه آزمایشی دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. در این پژوهش از ذرت هیبرید سینگل کراس 647 در کشت بهاره و سینگل کراس 704 در کشت پاییزه استفاده شد. برای این منظور آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با چهار تیمار و سه تکرار اجرا گردید. تیمارها شامل زهکشی آزاد (FD)، زهکشی با سطح ایستابی متغیر (CD-Var)، زهکشی کنترل شده با تثبیت سطح ایستابی در عمق 50 سانتی متر (CD50) و زهکشی کنترل شده با تثبیت سطح ایستابی در عمق 50 سانتی متر و رهاسازی یک شبانه روز پس از توقف عملیات آبیاری (CD-In) در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد زهکشی کنترل شده بر میزان غلظت آهن در زهاب خروجی، جذب آهن در گیاه ذرت و عملکرد اجزای ذرت اثر معنی داری در سطح یک درصد داشت. بیشترین غلظت آهن در زهاب خروجی در دو کشت بهاره و پاییزه مربوط به تیمار زهکشی کنترل شده با سطح ایستابی متغیر (CD-Var) به ترتیب برابر با 1. 92 و 1. 56 میلی گرم بر لیتر و کمترین غلظت آهن در زهاب مربوط به تیمار زهکشی آزاد (FD) برابر با 0. 83 و 0. 8 میلی گرم بر لیتر به دست آمد. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد زهکشی کنترل شده باعث افزایش عملکرد گیاه و کارایی مصرف آب شده ولی از طرف دیگر براساس نتایج غلظت آهن در زهاب خروجی و روند افزایشی آن، پتانسیل تولید گل اخرا در تیمارهای CD-Var و CD50 وجود دارد.

با توجه به این که کمبود منابع آبی یک عامل محدودکننده در تولید محصولات کشاورزی به شمار می آید، برای دستیابی به عملکرد مطلوب و افزایش بهره وری آب، داشتن یک برنامه دقیق آبیاری و شیوه مدیریتی مناسب امری لازم و ضروری است. اخیرا تکنولوژی جدیدی به نام مدیریت آبیاری پالسی در زمینه آبیاری محصولات زراعی مورد توجه قرار گرفته است. مدیریت آبیاری پالسی شامل یک سری سیکل های آبیاری متشکل از یک فاز قطع و یک فاز وصل جریان است به طوری که سیکل های قطع و وصل تا زمانی که تمام آب مورد نیاز گیاه وارد مزرعه شود ادامه پیدا خواهد کرد. به منظور بررسی تاثیر کم آبیاری بر عملکرد و بهره وری آب ذرت علوفه ای تحت مدیریت آبیاری پالسی و پیوسته آزمایشی در قالب کرت های نواری خرد شده بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1398 در منطقه ورامین به اجرا درآمد. فاکتور اصلی شامل سه سطح آبیاری تامین 100، 80 و 60 درصد (به ترتیب 1W، 2W و 3W) نیاز آبی گیاه و فاکتور فرعی شامل دو مدیریت آبیاری پالسی (P) و پیوسته (C) در سیستم آبیاری قطره ای بودند. براساس نتایج به دست آمده، بیشترین عملکرد بیولوژیکی ذرت علوفه ای مربوط به تیمار 1PW برابر با 25 تن در هکتار و بیشترین بهره وری آب نیز در تیمار 2PW برابر 6. 72 کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمد که نسبت به تیمار شاهد به ترتیب 25% و 35% افزایش داشتند. بیشترین ارتفاع گیاه مربوط به تیمار 1PW برابر 285 سانتی متر بود که نسبت به تیمار آبیاری کامل پیوسته 4. 5 درصد افزایش داشت و کم ترین آن متعلق به تیمار 3PW برابر 172 سانتی متر برآورد شد. با توجه به نتایج مقایسه میانگین و مقادیر بهره وری آب به دست آمده در این پژوهش، در مناطقی با اقلیم مشابه که با کمبود منابع آبی مواجه هستند به منظور استفاده بهینه از منابع آب اعمال تنش کم آبی در سطح %80 نیاز آبی گیاه با مدیریت پالسی در زراعت ذرت علوفه ای توصیه می شود.

سازه هیدرولیکی ترکیبی کالورت-سرریز در شرایطی که امکان عبور جریان از زیر سازه و همچنین روگذری آن فراهم باشد بعنوان یکی از راه کارهای پیشنهادی جهت گذردهی سریعتر جریان آب و رسوب مطرح است. انتخاب سرریز مناسب برای تامین این هدف از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق از سرریز کلید پیانویی به دلیل گذردهی بالای آن، به عنوان سرریز این سازه ترکیبی استفاده شده است. برای این منظور مدل های آزمایشگاهی کالورت-سرریز کلیدپیانویی با متغیر در نظر گرفتن ارتفاع و طول سرریز و همچنین ارتفاع بازشدگی های متفاوت برای کالورت مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر آن عملکرد هر یک از سازه های کالورت و سرریز کلیدپیانویی بررسی گردید و با سازه ترکیبی مورد مقایسه قرارگرفت. آزمایش ها، در محدوده دبی 5 تا 50 لیتر بر ثانیه، برای سازه سرریز کلید پیانویی، کالورت و کالورت-سرریز در شرایط جریان آزاد انجام شد. نتایج نشان داد با تغییر 50 % در ارتفاع و 63 %در عرض سرریز گذردهی جریان به ترتیب 25 % و 12. 5 % افزایش می-یابد بنابراین تاثیر ارتفاع نسبت به عرض سرریز بر میزان گذردهی جریان بیشتر است. این در حالی است که در سازه ترکیبی تاثیر بازشدگی کالورت بیش از ارتفاع سرریز است. با توجه به نتایج، سازه ترکیبی کالورت-سرریز نسبت به هریک از سازه های سرریز کلید پیانویی و کالورت در حدود 10 درصد راندمان بالاتری دارد. در سرریز کلید پیانویی تغییرات ضریب دبی با نسبت بدون بعد هد به ارتفاع سرریز کاهشی و در سازه ترکیبی این روند افزایشی است؛ بنابراین در شرایطی که دبی جریان زیاد است و امکان استفاده از سرریز کلیدپیانویی با ارتفاع بلند وجود ندارد سازه ترکیبی کالورت-سرریز کلید پیانویی با ارتفاع کمتر گزینه مناسبی خواهد بود.

با وجود قابلیت بالای مدل های زراعی-هیدرولوژیکی مزرعه-مقیاس در شبیه سازی اندرکنش رشد گیاه با انتقال آب و املاح، نتایج حاصل از آن ها در معرض درجات مختلفی از عدم قطعیت قرار دارد. از این رو، تحلیل عدم قطعیت این مدل ها به منظور در دست داشتن برآوردی کمی از درجه استحکام نتایج مدل اهمیت می یابد. در این مطالعه، عدم قطعیت کاربرد توزیعی و زیرروزانه نسخه تصحیح شده ای از مدل SWAP برای یک مزرعه نیشکر با مدیریت ترکیبی زهکشی زیرزمینی آزاد/کنترل شده (واقع در کشت و صنعت نیشکر شعیبیه، خوزستان) از طریق تلفیق روش برآورد عدم قطعیت درست نمایی تعمیم یافته (GLUE) با گونه یکپارچه سازی شده الگوریتم بهینه سازی رفتار جمعی اجزا (UPSO) مورد ارزیابی قرار گرفت. در روش تلفیقی GLUE-UPSO، نمونه گیری از فضای پارامترهای واسنجی مدل از طریق الگوریتم UPSO و سایر مراحل محاسبات عدم قطعیت بر اساس روش GLUE صورت گرفت. نتایج تحلیل عدم قطعیت مدل حاکی از غیریکتایی قابل توجه پارامترهای واسنجی شده و وجود همبستگی های قوی بین آنها بود. نتایج حاکی از اهمیت استفاده از داده های واسنجی متنوع در کاهش عدم قطعیت شبیه سازی های مدل بود. محدوده های عدم قطعیت پیش بینی 95 درصد (95PPU) محاسبه شده برای مولفه های هیدرولوژی (رطوبت خاک، نوسانات سطح ایستابی و جریان زه آب خروجی از زهکش زیرزمینی)، انتقال املاح (نیم رخ غلظت املاح آب خاک و شوری زه آب) و بیوفیزیکی مدل (شاخص سطح برگ، عملکرد نی و عملکرد ساکارز) به ترتیب، بین 41 تا 87، 18 تا 67 و 75 تا 100 درصد از کل داده های اندازه گیری شده (مشتمل بر هر دو مجموعه داده های واسنجی و صحت سنجی) را با r-factor بین 0. 71 تا 1. 14، 0. 33 تا1. 14 و 0. 84 تا 0. 98 در بر گرفتند. نتایج این مطالعه، موید قابلیت روش تلفیقی GLUE-UPSO در واسنجی و تحلیل عدم قطعیت مولفه های مختلف مدل SWAP به طور هم زمان و در شرایط تعدد پارامترهای واسنجی بود.

یکی از موارد بسیار ضروری در برنامه ریزی های مربوط به مهار خسارات سیلاب، شناسایی مناطق سیل خیز و تعیین پتانسیل سیل خیزی یک حوضه می باشد. به این ترتیب مشخص می شود که در یک حوضه، کدام یک از زیر حوضه ها در الویت اجرای سناریو های کاهش خطرات سیلاب هستند. اولویت بندی سیل خیزی عبارت است از تفکیک و طبقه بندی زیر حوضه های یک حوضه آبریز با توجه به مشارکت آنها در تولید دبی اوج سیلاب. به عبارت دیگر زیر حوضه ای که بیش ترین مشارکت را در تولید دبی اوج سیلاب حوضه دارد، در اولویت اول سیل خیزی قرار خواهد گرفت. در این مطالعه حساسیت روش حذف انفرادی با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS بر تداوم بارش، دوره بازگشت و الگوی زمانی آن به صورت موردی در حوضه آبریز لار زاهدان مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که نتایج روش مذکور به تداوم بارش، الگوی زمانی و دوره بازگشت آن با درجات مختلفی دارای حساسیت می باشد. با توجه به این که زمان تمرکز حوضه حدود12ساعت تخمین زده می شود، بارندگی با تداوم 6، 12، 18 و 24 ساعت با الگوهای مختلف توزیع زمانی و در دوره های بازگشت 5، 25، 50 و 100 سال مورد آزمون قرار گرفتند. بطور کلی می توان گفت در تداوم بارش کوچک تغییر در دوره بازگشت و همچنین تغییر در الگوی زمانی آن تاثیرکوچکی روی الگوی رتبه بندی زیرحوضه دارد اما با افزایش تداوم بارش خصوصا در تداومی حدود دو برابر زمان تمرکز با تغییر الگوی زمانی بارش و همچنین دوره بازگشت، تغییر در الگوی رتبه بندی زیرحوضه ها مشهود است.

سرریز های کنگره ای از سازه های هیدرولیکی هستند که برای تنظیم سطح آب و کنترل جریان در مخازن سدها، کانال ها و رودخانه ها استفاده می شوند. دبی جریان در سرریز ها به طور مستقیم با طول تاج سرریز متناسب است، در صورتی که عرض کانال یا مخزنی که سرریز روی آن اجرا می شود محدود باشد، یکی از راهکار های افزایش ظرفیت، افزایش طول تاج سرریز با زیگزاگ کردن سرریز در پلان است. در این پژوهش عملکرد سرریز کنگره ای با مقطع ذوزنقه ای، با زوایای مختلف دیواره سرریز (α ) مورد بررسی قرار گرفت. هندسه سرریزها در محیط نرم افزار Inventor ایجاد و با فراخوانی در نرم افزار Flow3D، شبیه سازی انجام شد. به منظور صحت سنجی شبیه سازی و تنظیم پارامترهای نرم افزار، از داده های آزمایشگاهی معتبر استفاده شد که نتایج مدل هماهنگی مناسبی با نتایج داده های آزمایشگاهی داشت. تحلیل نتایج نشان داد که افزایش زاویه سرریز در امتداد جریان و در طول دماغه ثابت، سبب افزایش ضریب دبی جریان (cd) می شود. رابطه معکوس بین مقدار بار هیدرولیکی نسبی جریان (h/p)، و ضریب دبی جریان نیز مشخص شد. با افزایش طول دماغه به مقدار 40 درصد، روند افزایش ضریب دبی به واسطه افزایش زاویه سرریز، به میزان 9 درصد کاهش یافت. افزایش 15درجه ای زاویه نیز، روند افزایش ضریب دبی به واسطه افزایش طول دماغه را 5 درصد کاهش داد. با توجه به رابطه مستقیم سرعت متوسط جریان و ضریب دبی، افزایش همزمان طول دماغه و زاویه سرریز، سرعت متوسط جریان را در ابتدای برخورد به کف کانال تا 4 برابر افزایش داد.

کمبود آب یک نگرانی جهانی و منطقه ای است و به یک چشم انداز جهانی و منطقه ای نیاز دارد. براساس مطالعات انجام شده، شکل گیری بازارهای منطقه ای آب یکی از روش های مدیریت منابع آب است. برای رسیدن به بازارهای منطقه ای آب، یکی از ابزارهای موثر ایجاد بستر مناسب جهت همگرایی های اقتصادی است. این مطالعه از منظر بهره وری، به مهمترین متغیرهای موثر در همگرایی اقتصادی پرداخته است. به دلیل اهمیت مسافت در شکل گیری بازارهای منطقه ای آب، ایران با کشورهای هم مرز انتخاب و مطالعه شده اند. همچنین، برای اینکه بتوان تاثیر تکانه های بهره وری را به بهترین شکل ممکن دید، از مدل تعادل عمومی قابل محاسبه پویا استفاده شده است. نتایج نشان داد که تکانه های مثبت بهره وری موجب گسترش تجارت خارجی ایران و کشورهای همسایه شده است. همچنین، تکانه بهره وری علاوه بر اینکه رفاه اقتصادی را به کندی افزایش داده است، باعث رسیدن به نوعی ثبات و پایداری در رشد اقتصادی گردیده است. از آنجا که پیش شرط رسیدن به بازارهای منطقه ای آب، همگرایی اقتصادی است، بنابراین همگرایی با کشورهای هم مرز استراتژی مناسب برای اقتصاد ایران جهت شکل گیری بازارهای منطقه ای آب، است. بنابراین شکل گیری بازارهای منطقه ای آب، می تواند فرصت مناسب برای مقابله با بحران آب را فراهم کرده و باعث افزایش رفاه و ثبات و پایداری در رشد اقتصادی شود.

به منظور بهینه سازی مصرف آب و کود در سامانه ی آبیاری قطره ای در باغ های چای، برای نخستین بار آزمایشی طی سال های 1396 و 1397 در باغ چای کشاورز در منطقه ی بازکیاگوراب لاهیجان (استان گیلان) اجرا شد. این آزمایش به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با دو فاکتور مقدار آب آبیاری و کود نیتروژنی در سه تکرار به اجرا درآمد. کود به عنوان عامل اصلی شامل چهار سطح صفر، 100، 150 و 200 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و آبیاری به عنوان عامل فرعی شامل پنج سطح صفر، 25، 50، 75 و 100 درصد نیاز آبیاری در نظر گرفته شد. برنامه ی آبیاری قطره ای در دوره ی تنش آبی به صورت هفته ای دو بار بر اساس پایش رطوبت خاک و کود نیتروژنی به صورت هفته ای یک بار طی دوره رشد به روش کود آبیاری در عمق توسعه ی ریشه ها انجام گرفت. این روش آبیاری باعث شد تا بیشترین میانگین عملکرد چای ساختهشده (2581 کیلوگرم در هکتار) و میانگین بهره وری آب (0. 685 کیلوگرم بر مترمکعب) با میانگین مصرف آب 3845 مترمکعب و 150 کیلوگرم کود نیتروژنی طی دوره رشد به دست آید. کاربرد 100 کیلوگرم کود نیتروژنی سرک در شرایط بدون آبیاری (192. 7 میلی متر بارندگی موثر منجر به تولید 803 کیلوگرم چای ساخته شده با بهره وری آب بارندگی 0. 42 کیلوگرم بر مترمکعب شد. با توجه به افزایش عملکرد (300 درصد) و بهره وری آب (60 درصد) حاصل از کاربرد سامانه ی کود آبیاری قطره ای در مقایسه با شرایط دیم، استفاده از این روش آبیاری به منظور تولید اقتصادی چای با مصرف کمتر آب و کود در مناطق چای کاری بویژه اراضی شیب دار و مرتفع توصیه می شود.

یکی از روش های موثر برای تولیدات کشاورزی پایدار و حصول امنیت غذایی در مناطق خشک و نیمه خشک نظیر ایران، استفاده از گیاهانی است که در تنش های محیطی عملکرد و بهره وری آب مناسبی داشته باشد. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر مدیریت آبیاری بر خواص مورفولوژیکی گیاه کینوا در شرایط گلخانه ای در دانشگاه فردوسی مشهد در سال 98-1397 اجرا شد. پژوهش حاضر در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار و به صورت کشت گلدانی بر روی گیاه کینوا رقم Giza-1 اجرا شده است. تیمارهای مورد بررسی در این پژوهش شامل 4 مدیریت آبیاری (آبیاری کامل FI، آبیاری بخشی ریشه متناوب APRD، ثابت FPRD و کم آبیاری به میزان 50 درصد ظرفیت زراعی DI) بود. نتایج نشان داد که مدیریت های آبیاری بر تعداد برگ، ارتفاع، وزن خشک بوته و ریشه، کارآیی مصرف آب و عملکرد دانه در سطح احتمال یک درصد و بر طول ریشه در سطح 5 درصد معنی دار شد. استفاده از تیمارهای APRD، FPRD و DI منجر به کاهش ارتفاع (13. 3، 26. 8 و 34. 6 درصد) و کاهش عملکرد دانه (13. 5، 27. 4 و 33. 3 درصد) در مقایسه با تیمار FI شد. بر اساس نتایج این پژوهش استفاده از تیمارهای APRD، FPRD و DI منجر به افزایش کارایی مصرف آب به ترتیب به میزان 38. 3، 10. 5 و 23. 8 درصد در مقایسه با تیمار FI شد. مطابق نتایج به دست آمده و ازآنجایی که از دانه های گیاه کینوا نسبت به سایر قسمت ها نظیر برگ بیشتر استفاده می شود و با عنایت به موضوع کمبود منابع آب شیرین در ایران می توان از تیمار آبیاری بخشی با درنظرگرفتن کاهش عملکرد دانه استفاده کرد. به طورکلی استفاده از آبیاری بخشی ریشه برای آبیاری محصولات کشاورزی نظیر گیاه کینوا در کشور با مدیریت مناسب و مطلوب می تواند به عنوان یک راهکار مناسب جهت استفاده از آب در شرایط بحران توصیه شود، هرچند که لازم است آزمایش های بیشتری (به ویژه در شرایط مزرعه ای) جهت تایید نتایج پژوهش حاضر انجام شود.

امروزه تامین آب به روش شیرین سازی آب دریا به عنوان گزینه ای امیدبخش برای جبران کمبود منابع آب مطرح است. با این حال، بهره برداری از این منابع به دلیل هزینه های بالا از دیدگاه اقتصادی و مالی چالش برانگیز است. بنابراین لازم است هزینه فرصت عرضه آب به این روش با منافع حاصل از آن به دقت مورد بررسی قرار گیرد. در این پژوهش با استفاده از تحلیل منفعت به هزینه به عنوان یک ابزار پشتیبان تصمیم گیری، منافع خالص اقتصادی و مالی پروژه شیرین سازی و انتقال آب خلیج فارس که به منظور تامین آب مورد نیاز صنایع معدنی جنوب شرق ایران در حال اجراست، منافع ناخالص عرضه آب توسط پروژه بر اساس ارزش تولید نهایی آن (ارزش اقتصادی) در صنایع مصرف کننده برآورد و در مقابل هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری و نگهداری هر دو جزء پروژه یعنی شیرین سازی و انتقال آب مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل از مقدار ارزش حال خالص پروژه بیانگر آن است که منافع حاصل از تامین آب برای صنایع معدنی جنوب شرق کشور از طریق شیرین سازی و انتقال آب از خلیج فارس نه تنها قادر است کلیه هزینه های سرمایه گذاری، هزینه های بهره برداری و نگهداری و هزینه فرصت پول را جبران کند، بلکه می تواند در طول دوره 30 ساله بهره برداری جمعا" 59127. 2 میلیارد ریال به رفاه اقتصادی جامعه اضافه کند. لازم به ذکر است نرخ بازدهی داخلی پروژه 22. 3% بدست آمده که به طور معنی داری از نرخ تنزیل پایه (0. 07) بزرگتر است. بنابراین اجرای پروژه شیرین سازی و انتقال آب خلیج فارس برای تامین آب مورد نیاز صنایع معدنی کشور دارای توجیه اقتصادی است. منافع اقتصادی ناشی از عرضه آب به طریق شیرین سازی آب دریا برای تامین نیاز صنایع معدنی، می تواند هزینه های بالای شیرین سازی و انتقال آب را پوشش داده و اجرای آن از دیدگاه اقتصاد ملی قابل توجیه نماید و پایداری مالی پروژه نیز بیانگر وجود انگیزه های مالی کافی برای ورود بخش خصوصی در پروژ های سرمایه گذاری طرح های شیرین سازی و انتقال آب دریا با کاربری صنعتی و معدنی می باشد.