پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال:1400 | دوره:28 | شماره:2 |تعداد مقالات:11

سابقه و هدف: احداث کف بندها و بندهای انحرافی که بر روی بسترهای آبرفتی ایجاد می شوند، نقش مهمی در حفاظت بستر رودخانه ها ایفا می کنند. طراحی این سازه ها بر روی پی های نفوذپذیر، نیازمند تعیین گرادیان خروجی و نشت بعد از انتهای پایین دست سازه می باشد که این مهم با تحلیل جریان نشت انجام می گیرد. جریان نشت می-تواند در داخل و یا از زیر سازه های هیدرولیکی و همچنین از بستر کانال های روباز رخ دهد. یکی از روش های موجود جهت بررسی جریان نشت و حل معادله لاپلاس، استفاده از روش های تحلیلی می باشد که معمولا بر اساس تیوری نگاشت همدیس استوار است. گرادیان هیدرولیکی در انتهای پایین دست و دبی نشت عبوری از زیر بند انحرافی می تواند توسط دیواره آب بند کنترل شود. در مقاله حاضر، روابط تحلیلی بصورت فرم بسته برای معادله تغییرات گرادیان هیدرولیکی و دبی نشت نسبت به فاصله از انتهای پایین دست سازه، با آرایش های مختلف قرارگیری دیواره آب بند، که محیط متخلخل زیرین آن با عمق نامحدود می باشد ارایه شده است. مساله برای چهار حالت مختلف دیواره آب بند قایم در انتهای پایین دست، دیواره آب بند قایم در انتهای بالادست، دو دیواره آب بند قایم با طول های مساوی در بالادست و پایین دست و سازه با کف مدفون حل شده است. مواد و روش ها: در این مقاله، با استفاده از تیوری نگاشت همدیس و یک دیدگاه ساده بر پایه معادله دارسی، در حالت گسترش نامحدود محیط متخلخل زیر سازه، معادلات گرادیان هیدرولیکی و دبی نشت نسبت به فاصله از پایین دست سازه بدست آمده اند که در واقع، توسعه راه حل پاولوفسکی به حساب می آید. در تیوری نگاشت همدیس از تبدیل شوارتز-کریستوفل استفاده می شود. یافته ها: با توجه به معادلات بدست آمده، نمودارهای بی بعد برای تغییرات گرادیان هیدرولیکی و دبی نشت عبوری از زیر سازه، نسبت به فاصله از انتهای پایین دست و همچنین طول سازه تولید شده اند. با فرض اینکه b بعد طول سازه، s عمق آب بند، x فاصله از انتهای پایین دست و d عمق مدفون شدگی سازه باشند، تغییرات مقدار گرادیان هیدرولیکی در یک مقدار ثابت b/s یا b/d، با افزایش فاصله از پایین دست سازه کاهش می-یابد و نیز در یک مقدار ثابت x/s یا x/d، با افزایش b/s یا b/d، شاهد افت مقدار گرادیان هیدرولیکی خواهیم بود. با هدف محدود کردن نشت به مقداری مشخص که از طول معینی در انتهای پایین دست سازه خارج می شود، مقدار b/s در حالت وجود آب بند در بالادست به ترتیب بیشتر از دو آب بند، آب بند در پایین دست و سازه با کف مدفون می باشد. نتیجه گیری: با توجه به نمودارهای بدست آمده و تحلیل آن ها، نتایج نشان می دهند که تاثیر وجود آب بند در پایین دست در کاهش دبی نشت بیشتر از سایر حالت ها می باشد و مقدار گرادیان هیدرولیکی در حالت سازه با کف مدفون کمتر از سایر حالت ها می باشد.

سابقه و هدف: در سیستم های آبیاری قطره ای، واکنش پذیری سطحی اندک فیلتر شن به منظور تصفیه فیزیکی-شیمیایی باعث شد محیط های فیلترکننده دیگری به کار روند که به همراه شن توانایی نگهداری آلاینده های فاضلاب را افزایش دهند. هدف از این پژوهش اولا بررسی مقایسه کاربرد شن و ژیوتکستایل همراه با زیولیت در فیلترها به منظور کاهش آلودگی نیترات در پساب و ثانیا مقایسه پارامترهای کیفی پساب دانشگاه شهرکرد با استانداردهای جهانی بود. مواد و روش ها: این پژوهش در سال 1394-1393 در دانشگاه شهرکرد انجام شد. فاضلاب مورد استفاده از چاهک مشاهده ای واقع در نزدیکی درب شرقی دانشگاه شهرکرد تهیه شد. به منظور بررسی وضعیت نیترات موجود در آن، آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل تیمار شاهد Ctrl (شن بدون کاربرد زیولیت)، ژیوتکستایل بدون کاربرد زیولیت J، شن-ژیوتکستایل بدون کاربرد زیولیت SJ، شن به همراه زیولیت SZ، ژیوتکستایل به همراه زیولیت JZ و شن ژیوتکستایل به همراه زیولیت SJZ بود. تیمارها درون ستون های استوانه ای از جنس لوله های پی وی سی ریخته شد. اندازه گیری نیترات فاضلاب ورودی و پساب خروجی با دستگاه اسپکتروفتومتر انجام شد و بارمعلق، EC، pH، سدیم و مجموع کلسیم و منیزیم در فاضلاب ورودی تعیین و با استانداردها مقایسه شد. انجام آنالیز آماری با استفاده از نرم افزار SAS صورت گرفت. یافته ها: نتایج نشان داد فیلترها بر مقدار نیترات پساب خروجی از ستون ها در سطح احتمال یک درصد تاثیر معنی داری داشت. تیمارهای JZ، SJZ و SZ به ترتیب با کاهش 57، 55 و 52 درصدی، بیشترین کاهش نیترات را نشان دادند. تیمار شن طبق انتظار تاثیری روی نیترات نداشت. اندازه گیری ها نشان داد میزان نیترات پساب دانشگاه شهرکرد جهت استفاده در آبیاری، از مقدار مجاز بعضی سازمان ها، کمتر بود اما مطابق استاندارد فایو برای آبیاری مناسب نبود. همچنین میزان EC (dS/m 02/1) و ذرات معلق (mg/L 6/109) طبق اکثر استانداردها بیش از حد مجاز برای آبیاری بود. حداقل و حداکثر مقدار pH به ترتیب 2/7 و 03/8 بود که از مقدار مقدار بیشینه، تمام استاندارد ها کمتر بود. SAR اندازه گیری شده پساب ورودی به فیلترها 14/2 بود که بر اساس استانداردها از نظر کاربرد در آبیاری مجاز بود. نتیجه گیری: این پژوهش نشان داد فیلتر شنی به تنهایی تاثیری بر مقدار بار معلق موجود در پساب نداشت اما کاربرد ژیوتکستایل و زیولیت در فیلترهای شنی می تواند سبب کاهش آلودگی نیترات ناشی از پساب شود. مقدار سدیم و مجموع کلسیم و منیزیم موجود در پساب از مقدار مجاز آن برای استفاده در آبیاری طبق استاندارد سازمان محیط زیست آمریکا بیشتر بود. اما مقدار نسبت جذبی سدیم از مقدار مجاز آن برای استفاده در آبیاری طبق تمام استانداردها کمتر بود.

سابقه و هدف: برداشت بیش ازحد از منابع آب به ویژه در مناطقی که منابع آب کم و تقاضای آن بسیار زیاد است، موجب افزایش مناقشات درزمینه ی چگونگی بهره برداری و تخصیص این منابع بین ذینفعان مختلف شده است. اغلب مسایل تصمیم گیری در مدیریت منابع طبیعی با مسیله وجود اهداف متضاد از قبیل حداکثر کردن سودهای اقتصادی و حداقل کردن اثرات محیط زیستی منفی روبه رو می باشند. بر این اساس هدف پژوهش حاضر تعیین یک راه حل توافقی بین اهداف متضاد محیط زیستی و اقتصادی در حوزه آبخیز قره سو است؛ به نحوی که بین این اهداف تعادل ایجاد شود. مواد و روش ها: حوزه ی آبخیز قره سو یکی از مراکز مهم کشاورزی استان گلستان است که ارزیابی تغییرات سطح آب در این حوزه بیان گر افزایش میزان برداشت از منابع آب به خصوص آب زیرزمینی در منطقه است. جهت دستیابی به اهداف محیط زیستی و اقتصادی موردنظر ابتدا پنج سناریوی حداکثر برداشت (حالت پایه)، 10 درصد، 20 درصد، 30 درصد و 40 درصد کاهش برداشت از منابع آب اعمال می شود؛ سپس با به کارگیری مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت، تغییرات الگوی کشت و سود کشاورزان منطقه موردمطالعه در سناریوهای مختلف برداشت از منابع آب تعیین می گردد. درنهایت با استفاده از تعادل نامتقارن نش، میزان بهره برداری بهینه از منابع آب به دست می آید. در این مطالعه کشاورزان محلی (بازیکن 1) به دنبال حداکثر کردن منافع اقتصادی خود و جامعه (بازیکن 2) به دنبال کاهش برداشت بی رویه از منابع آب می باشند. همچنین حجم کل استخراج از منابع آب به عنوان متغیر تصمیم در نظر گرفته می شود. یافته ها: نتایج اعمال سناریوهای کاهش برداشت از منابع آب در مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت، حکایت از تغییر الگوی کشت منطقه به سمت محصولات با مصرف آب کمتر و سودآوری بالاتر است. نتایج حاصل از نظریه بازی ها نشان می دهد تصمیم گیری بهینه در بهره-برداری از منابع آب وابسته به اهمیت وزن های دو گروه هدف است؛ بنابراین، زمانی که سود اقتصادی به عنوان تنها هدف در نظر گرفته شود، استخراج آب در بالاترین حد خود و زمانی که اهداف محیط زیستی به عنوان تنها هدف در نظر گرفته شود استخراج آب در حداقل حجم استخراج خود است. در حالتی که وزن برابر به اهداف محیط زیستی و اقتصادی داده شود، میزان برداشت بهینه از منابع آب برابر 175 میلیون مترمکعب است. بر این اساس می توان میزان بهره برداری از منابع آب را به میزان 27 درصد کاهش داد تا اهداف محیطی زیستی تامین گردد. نتیجه گیری: این مطالعه نشان می دهد که چگونه می توان با استفاده از نظریه بازی به روشی ساده و قابل فهم که نظرات و اهداف ذینفعان و تصمیم گیران مختلف را تامین می کند، به یک رفتار قابل قبول اجتماعی دست یافت. براساس نتایج حاصل از نظریه بازی ها میزان بهینه برداشت از منابع آب در حالت وزن های برابر اهداف اقتصادی و محیط زیستی کمتر از میزان برداشت فعلی است، بنابراین بایستی تعادل بین سود اقتصادی کشاورزان و اثرات محیط زیستی ناشی از برداشت بی رویه از منابع آب برقرار شود.

سابقه و هدف: گیاه کینوا (Chenopodium quinoa Willd. ) گیاهی از خانواده Amaranthaceae است که حداقل 5000 سال قبل در ارتفاعات بولیوی و پرو کشت شده و اهلی شده است. کینوا گیاهی با ارزش غذایی مطلوب و پتانسیل رشد و تولید در شرایط نامساعد محیطی است که در برابر شوری بالایی دارد. استفاده از آب دریا در کشاورزی موجب افزایش درامد کشاورزان، تولید پایدار و امنیت غذایی می شود؛ بنابراین این تحقیق با هدف بررسی اثر مدیریت های اختلاطی آب دریا با آب شهری بر خواص رشدی گیاه کینوا رقم Sajama انجام شد. مواد و روش ها: به منظور بررسی تقلیل شوری آب دریا بر رشد وعملکرد گیاه کینوا رقم Sajama، تحقیق حاضر در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار و بر پایه کشت گلدانی در شرایط گلخانه ای در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در سال 1395 انجام شد. تیمارهای مورد استفاده در این پژوهش شامل 5 سطح شوری (آب چاه (5/0 دسی زیمنس بر متر S1)، 15 (3/4 دسی زیمنس بر متر S2)، 30 (0/8 دسی زیمنس بر متر S3)، 45 (8/11 دسی زیمنس بر متر S4) و 60 درصد اختلاط آب دریا و آب چاه (5/15 دسی زیمنس بر متر S5)) بود. پس از رسیدن گیاهان به مرحله شش برگی، 5 تیمار آب شور بر روی گیاهان اعمال شد (S1، S2، S3، S4 و S5) و گیاهان با آن آبیاری شدند. تنش شوری در ابتدا با آبیاری با آب شور حاصل از اختلاط 15 درصدی آب دریا و چاه در گلدان ها اعمال شده و به صورت تدریجی شوری آب آبیاری تا رسیدن به تیمارهای مورد بررسی افزایش یافت. پس از 85 روز از جوانه زنی گیاهان برداشت شده و ارتفاع بوته؛ وزن تر ساقه، برگ و سنبله؛ عملکرد دانه و سنبله؛ وزن هزاردانه، تعداد شاخه فرعی و سنبله اندازه گیری شد. اندام های هوایی به مدت 48 ساعت و در دمای 70 درجه سانتی گراد در آون خشک شده و پس از آن بیومس اندام هوایی اندازه گیری شد. برای وزن هزار دانه و عملکرد دانه، دانه ها از سنبله جدا شده و توزین شدند. یافته ها: نتایج نشان داد که مدیریت های آبیاری بر وزن تر ساقه، سنبله و برگ، عملکرد دانه و سنبله، وزن هزار دانه و ارتفاع در سطح یک درصد معنی دار شده، ولی بر تعداد سنبله و شاخه فرعی در سطح احتمال 5 درصد معنی دار شد. بیشترین میزان وزن هزار دانه، عملکرد دانه و سنبله به ترتیب در تیمار شاهد با 8/4، 93/15 و 52/18 گرم در بوته بود. نتایج نشان داد که افزایش شوری آب آبیاری منجر به کاهش برخی صفات رشد و عملکرد گیاه کینوا نظیر وزن تر ساقه، برگ و سنبله؛ عملکرد دانه و سنبله؛ وزن هزاردانه، تعداد شاخه فرعی و سنبله شده است. با توجه به اینکه در اکثر صفات آبیاری با اختلاط 15 و 30 درصد آب دریا و آب شهری نسبت به تیمارهای دیگر منجر به افت کمتر شده، لذا این تیمار جهت آبیاری گیاه کینوا در شرایط آبیاری با آب شور دریای خزر توصیه می شود. تیمار 15 و 30 درصدی اختلاط آب دریا و آب شهری به ترتیب منجر به کاهش 9/22 و 1/27 درصدی وزن هزار دانه شد. نتیجه گیری: آبیاری با آب شور منجر به کاهش در رشد و عملکرد گیاه کینوا در مقایسه با آبیاری با آب چاه گردید، به عبارت دیگر تنش شوری منجر به کاهش خصوصیات مورفولوژیکی و عملکردی گیاه شد. بیشترین مقدار در اکثر صفات مورد بررسی در شرایط استفاده از آب شور در اعمال آبیاری با آب شور 3/4 دسی زیمنس بر متر مشاهده شده است و نتایج نشان از مقاومت بالای کینوا در برابر تنش شوری دارد.

سابقه و هدف: کمبود آب به ویژه در مناطق خشک مهم ترین مشکل توسعه کشاورزی است. بنابراین بررسی راهکارهای افزایش بهره-وری آب باید مورد توجه قرار گیرد. ارایه ی راه هایی برای کنترل و کاهش تبخیر از خاک می تواند راهکاری مناسب برای افزایش کارایی مصرف آب باشد. تبخیر از سطح خاک را می توان عمده ترین بخش از اجزای بیلان آب در مناطق خشک دانست که باعث هدر رفت آب می شود، یکی از راه های کنترل و کاهش تبخیر از خاک، استفاده از مواد اصلاح کننده طبیعی خاک می باشد. از این رو این پژوهش با هدف بررسی تاثیر سه اصلاح کننده بنتونیت، ورمی کولیت و زیولیت بر میزان و شدت تبخیر از سطح خاک در یک دوره ی 4 ماهه از تیر تا مهر انجام شد. مواد و روش ها: این پژوهش به صورت طرح کاملا تصادفی با 10 تیمار و در سه تکرار در دانشگاه شهرکرد انجام گرفت. تیمارهای مورد بررسی در این پژوهش، شامل 3 نوع اصلاح کننده طبیعی خاک (بنتونیت، ورمی کولیت و زیولیت) و هر کدام در سه نسبت وزنی 5/0، 1 و 2 درصد به همراه یک تیمار شاهد (خاک بدون ماده اصلاح کننده با بافت لوم) می باشند. انتخاب این درصدها بر این مبنا بود که نتایج به دلایل اقتصادی و عملی بودن اجرا، قابل توصیه برای سطوح و اراضی وسیع کشاورزی نیز باشند. در مرحله بعد با اندازه-گیری مقدار آب ورودی و مقدار زه آب خروجی هر گلدان و با استفاده از رابطه بیلان آب مقدار تبخیر اندازه گیری شد. میزان رطوبت نیز با دستگاه رطوبت سنج و در دو عمق 5 و 15 سانتی متری اندازه گیری شد. در نهایت منحنی رطوبتی خاک برای هر تیمار و با استفاده از دستگاه صفحات فشاری، ترسیم و مورد مقایسه قرار گرفت. یافته ها: نتایج نشان داد در بین سه ماده مورد بررسی بیشترین میزان کاهش در تبخیر از خاک مربوط به بنتونیت می باشد. دو اصلاح کننده ورمی کولیت و زیولیت نیز تبخیر را بصورت معنی داری نسبت به تیمار شاهد کاهش دادند ولی نسبت به هم تفاوت معنی-داری نشان ندادند. در بین تیمارهای مورد بررسی نیز بیشترین تاثیر کاهشی بر مقدار تبخیر در تیمار 2 درصد بنتونیت مخلوط با خاک و کمترین میزان تاثیر نیز در تیمار زیولیت 5/0 درصد مشاهد شد این تیمار تفاوت معنی داری با شاهد نشان نداد ولی تیمار 2 درصد بنتونیت، 4/6 درصد میزان تبخیر را نسبت به شاهد کاهش داد. نتایج میزان رطوبت خاک در تیمارها برعکس نتایج تبخیر بود، در تیمارهایی که میزان تبخیر کمتر می باشد، میزان رطوبت خاک افزایش یافته است. با توجه به تاثیر معنی دار سه اصلاح کننده مورد بررسی بر میزان رطوبت خاک، منحنی رطوبتی خاک نیز در تیمارهای مورد بررسی نسبت به شاهد دچار تغییر شده است. بیشترین مقدار افزایش رطوبت در مکش معادل FC، در تیمار 2 درصد بنتونیت و معادل 8/4 درصد بیشتر از مقدار رطوبت تیمار شاهد بدست آمد. نتیجه گیری: استفاده از مواد اصلاحی طبیعی خاک ضمن جلوگیری از آلوده شدن خاک، به اصلاح ساختمان خاک در جهت کاهش تبخیر نیز کمک می کند. با توجه به اینکه از بین سه ماده اصلاحی مورد استفاده در این پژوهش، بیشترین مقدار تاثیر بر کاهش تبخیر و افزایش رطوبت خاک، مربوط به بنتونیت 2 درصد بود، بنابراین می توان این ماده را برای کاهش تبخیر از خاک با بافت لوم توصیه نمود.

سابقه و هدف: شیوه های مدیریت از جمله تغییر کاربری اراضی یکی از مولفه های اصلی تغییرات جهانی است که با تغییر در جوامع میکروبی (با توجه به نقشی که در تجزیه مواد آلی و معدنی شدن مواد غذایی دارند) فرآیند، ساختار و عملکرد اکوسیستم را تحت تاثیر قرار می دهند. تغییرات در مشخصه های زیستی خاک ناشی از تغییر کاربری اراضی و شیوه مدیریت ممکن است منجر به تغییرات مهم در پویایی کربن آلی و تنفس میکروبی خاک شود و بر چرخه مواد غذایی و رشد گیاه اثرگذار باشد. بنابراین برای درک بهتر مدیریت انسانی بر چرخه کربن، درک همبستگی بین ویژگی های میکروبی خاک در طول تغییرات کاربری زمین ضروری به نظر می رسد. مواد و روش ها: پژوهش حاضر با هدف بررسی پویایی زمانی مشخصه های میکروبی خاک در طی تغییرکاربری مراتع اطراف شهرستان کیاسر چهاردانگه مازندران انجام شد. برای این منظور در این حوضه، رویشگاه های مورد مطالعه شامل روستای اروست دارای مراتع تبدیل شده به اراضی کشاورزی (جو) و باغی (سیب و گردو) با سن بیشتر از 30 سال، با یک مرتع شاهد، روستای واوسر با مراتع تبدیل شده به اراضی کشاورزی (جو) و باغی (سیب و گردو) با سن بیشتر از 20 سال با یک مرتع شاهد و همچنین مراتع تبدیل شده به کاربری باغی (سیب و گردو) کمتر از 10 سال، و روستای ارا با مراتع تبدیل شده به اراضی کشاورزی (جو) با سن کمتر از 10 سال با یک مرتع شاهد بود. . نمونه برداری از خاک در هرکاربری، به صورت تصادفی سیستماتیک از عمق 30-0 سانتیمتری انجام گرفت. در مجموع 10 نمونه خاک از هر کاربری تهیه و جهت تجزیه مشخصه های فیزیکوشیمیایی خاک همانند بافت، وزن مخصوص ظاهری، درصد محتوای رطوبت، کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، اسیدیته و مشخصه های میکروبی شامل تنفس میکروبی، تنفس برانگیخته، کربن، نیتروژن و فسفر زی توده میکروبی خاک، ضریب متابولیکی، شاخص قابلیت دسترسی به کربن و سهم میکروبی به آزمایشگاه انتقال داده شد. یافته ها: نتایج نشان داد که بیشترین میزان از مشخصه های فیزیکوشیمیایی (به جز درصد شن و سیلت و وزن مخصوص ظاهری، اسیدیته و نسبت کربن به نیتروژن) و مشخصه های میکروبی خاک (به جز ضریب متابولیکی، شاخص قابلیت دسترسی به کربن، سهم میکروبی و نسبت زی توده کربن به زی توده نیتروژن) متعلق به کاربری های باغی با سنین بالاتر از 20 و 30 ساله بود. تحلیل مولفه های اصلی (PCA) بیانگرآن است که در طول زمان، فعالیت میکروبی و حاصلخیزی بیشتر خاک درکاربری های باغ با سنین بیشتر از 20 و 30 سال بوده و موقعیت مکانی کاملا متفاوتی را نشان می دهند. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که تغییرپذیری کربن آلی، نیتروژن کل، اسیدیته و محتوای رطوبت خاک در دراز مدت سبب افزایش در مقدار تنفس میکروبی (تنفس پایه و تنفس برانگیخته) کربن، نیتروژن و فسفر زی توده میکروبی خاک شدند. درصورتی که ضریب متابولیکی در کاربری باغ با سن کمتر از 10 سال و مرتع شاهد برای اراضی با سن بیشتر از 20 سال، همچنین سهم میکروبی در کاربری مرتع شاهد برای اراضی با سن کمتر از ده سال دارای بیشترین مقدار بودند این در حالی است که شاخص قابلیت دسترسی به کربن تفاوت معنی داری را بین کاربری با سنین مختلف را نشان نداد. نتیجه گیری: به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که مشخصه های خاکی درکاربری های باغی با سنین بالاتراز وضعیت بهتری برخودار بودند همچنین تغییرپذیری در خواص فیزیکوشیمیایی خاک در طول زمان سبب تغییر مشخصه های میکروبی خاک شد. بنابراین پیشنهاد می شود انجام مطالعات طولانی مدت و اتخاذ استراتژی های مدیریتی جهت کاهش عدم قطعیت و تخمین نرخ ذخیره کربن آلی اکوسیستم ها که بی ارتباط با مشخصه های میکروبی خاک نیست، در طول تغییرکاربری اراضی لازم و ضروری به نظر می رسد.

سابقه و هدف: دریچه کشتیرانی از نوع مایتر در مسیر رودخانه و شرایط عبور جریان از دریچه در حال حرکت (باز و بسته شدن دریچه) پیچیدگی خاصی دارد که بررسی تاثیر آن بر آبشستگی بستر پایین دست دریچه را ضروری می نماید. تحقیق حاضر بر روی دریچه مایتر (در حالت بازشدگی تک دریچه) انجام شده و به بررسی آزمایشگاهی تاثیر سرعت بازشدگی تک دریچه مایتر بر حجم و عمق آبشستگی بستر رودخانه (مطالعه موردی؛ دریچه کشتیرانی بهمنشیر) پرداخته است. تیموتی لاود (2012) با استفاده از مدل فیزیکی اقدام به بررسی وضعیت آبشستگی در بالادست سد شماره 24 رودخانه می سی سی پی نمود. نتایج تحقیق نشان داد که حفره های متعددی تشکیل شده که عمیق ترین آن حدود 22/1 متر عمق دارد. مواد و روش ها: براساس امکانات و شرایط آزمایشگاهی و اصل تشابه سازی، اقدام به ساخت یک مدل فیزیکی با مقیاس 1: 20 (LR=20) شد. مدل فیزیکی دریچه مایتر در داخل یک فلوم مستطیلی به طول 6 متر، عرض 30/1 متر و عمق 5/0 متر قرار داده شد. عمق رسوبات از محل دریچه تا انتها (بطول 3 متر) به عمق 20 سانتیمتر بود و در بالادست دریچه مایتر هیچگونه رسوباتی در نظر گرفته نشد. ذرات رسوبی از محل رودخانه بهمنشیر تامین شد که قطر متوسط (D50) آنها توسط آزمایشگاه ژیوتکنیک و برابر 25/0 میلیمتر (D50=0. 25 mm) تعیین گردید؛ جنس ذرات رسوبی از نوع ماسه بود. جریان به آرامی و با دبی کم وارد کانال شده و بار هیدرولیکی مورد نظر در دو طرف دریچه (بالادست و پایین دست دریچه) تنظیم و کنترل می گردید و در نهایت جریان پس از عبور از دریچه و محدوده قفل آبی از طریق کانال پایین دست وارد مخزن پمپاژ شده و دوباره به چرخه باز می گشت. دریچه مایتر با عبور نسبت های دبی مختلف و نیز سرعت های بازشدگی مختلف در شرایطی که یک دریچه آن باز شد مورد آزمایش قرار گرفت و پس از پایان آزمایش با استفاده از متر لیزری اقدام به قرایت داده های رقوم بستر فلوم (فرسایش و رسوبگذاری) گردید که مقادیر آن بصورت حجمی و ارتفاعی محاسبه شد. یافته ها: با توجه به نتایج حاصل از آنالیز ابعادی به روش باکینگهام، آزمایشات متعددی برای تعیین تاثیر پارامترهایی همچون نسبت سرعت بازشدگی دریچه (نسبت سرعت بازشدگی مدل نسبت به پروتوتایپ) (2، 4/2 و 3) و نسبت دبی های مختلف جریان (نسبت دبی جریان به دبی حداکثر مدل) (5/0، 75/0 و 1) و نسبت اختلاف بار هیدرولیکی قبل و بعد از دریچه بر حجم و عمق آبشستگی در طول فلوم انجام گردید که نتایج تحقیق در قالب رسم نمودارهای حجم آبشستگی در مقابل نسبت دبی جریان و نسبت سرعت بازشدگی ارایه شد. نتیجه گیری: نتایج بررسی تاثیر نسبت سرعت بازشدگی دریچه مایتر بر حجم و عمق آبشستگی نشان داد بطور کلی با افزایش سرعت باز شدگی دریچه حجم آبشستگی افزایش و عمق آن کاهش یافت که به دلیل تمرکز جریان به مدت زمان بیشتر در حالت سرعت کمتر باز شدگی بود و باعث فرسایش عمقی بیشتر نسبت به حالت بازنمودن دریچه با سرعت بیشتر شد. نتایج نشان داد با افزایش سرعت باز شدگی دریچه حجم فرسایش تا 3/17 درصد افزایش یافت همچنین با افزایش سرعت بازشدگی دریچه عمق فرسایش تا 23 درصد کاهش نشان داد. لازم به ذکر است با افزایش دبی هم عمق و هم حجم چاله فرسایش افزایش یافت عمق فرسایش تا 18 درصد و حجم چاله تا 17 درصد افزایش نشان داد. در خصوص بار هیدرولیکی نیز نتایج نشان داد با افزایش بار هیدرولیکی عمق فرسایش تا 42 درصد افزایش و حجم آبشستگی نیز تا 85 درصد افزایش یافت.

سابقه و هدف: برای اطلاع از حجم آب مصرفی در تولید محصولات مختلف از مفهوم ردپای آب استفاده می شود. با توجه به این که دو محصول سیب زمینی و گوجه فرنگی در مقیاس کشوری دارای بیشترین میزان ضایعات در قیاس با سایر محصولات زراعی هستند، لذا در این پژوهش میزان ضایعات مرحله برداشت این دو محصول، در چهار مزرعه واقع در شهرستان اصفهان و در دو روش آبیاری مورد بررسی و محاسبه قرار گرفت. در نهایت و با به کارگیری ردپای آب، حجم آب تلف شده ناشی از ضایعات محصولات مذکور محاسبه گردید. مواد و روش ها: در تحقیق حاضر، ابتدا دبی آب ورودی به هر مزرعه اندازه گیری و به کمک برنامه آبیاری مزارع مربوطه، حجم آبیاری ناخالص محصولات برآورد گردید. سپس با استفاده از نرم افزار کراپ وات و به کمک داده های هواشناسی ایستگاه های نزدیک به منطقه مورد پژوهش (شرق اصفهان و کبوترآباد)، نیاز آبیاری خالص محصولات تعیین شد. در ادامه با به کارگیری روش توزین، عملکرد محصولات و وزن محصولات تلف شده تعیین گردید. در نهایت، ردپای آب برای هر محصول محاسبه و حجم آب تلف شده ناشی از ضایعات آن ها برآورد گردید. یافته ها: مطابق نتایج این تحقیق، متوسط تلفات محصولات سیب زمینی و گوجه فرنگی در مرحله برداشت، به ترتیب برابر با 1. 3± 4. 8 و 0. 8± 8. 5 درصد از کل برداشت آن ها برآورد شد. مقدار ردپای آب کل برای محصول سیب زمینی در روش آبیاری غرقابی و قطره ای به ترتیب برابر با 277. 8 و 129. 7 متر مکعب بر تن بوده و این در حالی است که مقدار ردپای آب کل برای محصول گوجه فرنگی به همان ترتیب برابر با 145. 1 و 175. 2 متر مکعب بر تن بوده است. نتیجه گیری: بر اساس درصد تلفات محصولات سیب زمینی و گوجه فرنگی و به کارگیری متوسط ردپای آب کل آن ها و همچنین، با توجه به تولید سالانه محصولات مذکور در اصفهان و نیز کشور، متوسط حجم آب تلف شده ناشی از ضایعات این دو محصول و فقط در مرحله برداشت، برابر با 4. 2 (حداقل 2. 9 و حداکثر 5. 7) و 128 (حداقل 102 و حداکثر 152. 9) میلیون متر مکعب در سال به ترتیب در اصفهان و کشور برآورد می شود. این در حالی است که بر اساس کل ضایعات این دو محصول از مرحله برداشت تا مصرف، متوسط حجم آب تلف شده ناشی از آن ها به همان ترتیب برابر با 17. 4 (حداقل 11. 5 و حداکثر 23. 2) و482 (حداقل 380. 3 و حداکثر 583. 6) میلیون متر مکعب در سال تخمین زده می شود، لذا مدیریت آب تلف شده ناشی از ضایعات محصولات زراعی در مدیریت منابع آب تخصیص یافته به بخش کشاورزی حایز اهمیت است.

سابقه و هدف: آبشکن ها در پایدارسازی و تثبیت کناره رودخانه و ایجاد مسیر مناسب برای هدایت جریان کاربرد فراوانی دارند. الگوی جریان و فرسایش و رسوبگذاری اطراف آبشکن ها تابع عوامل مختلفی است که از آن جمله می توان به نوع آبشکن، شکل هندسی مقاطع، ظرفیت حمل رسوب و غیره اشاره نمود. در این تحقیق با توجه اینکه هدف از احداث آبشکن های مورد مطالعه، هدایت جریان سیل به ساحل شرقی از طریق دو کانال طبیعی و جلوگیری از فرسایش کناره ای و پیشروی مسیر رودخانه به کرانه غربی است، لذا با استفاده از مدل عددی دوبعدی تحت عنوان CCHE2D به بررسی اثر آبشکن های متناوب و پشته های رسوبی بر الگوی جریان آب در بازه مکانی با طول حدود 6/1 کیلومتر از رودخانه تجن در شمال سرخس و پایین دست روستای نوروزآباد پرداخته می شود. مواد و روش ها: در گام نخست این پژوهش، نقشه بزرگ مقیاس توپوگرافی با مقیاس 1: 2000 تهیه گردید و در سه مقطع از مقاطع نقشه برداری شده به اندازه گیری پارامترهای جریان پرداخته شد و بیشترین تاکید بر روی قوس های متوالی و مقاطع نزدیک آبشکن ها و پشته های رسوبی در رودخانه بود تا بتوان تاثیر جریان های ثانویه و نیروهای گریز از مرکز را بر فرسایش کناره ها و همچنین اثر هیدرولیکی آبشکن و پشته های رسوبی بر الگوی جریان بررسی کرد. با استفاده از داده های توپوگرافی حاصل از نقشه برداری زمینی و تهیه مدل هندسی و شبکه محاسباتی با ابعاد مختلف و نیز اندازه گیری میدانی، مشخصات جریان شامل سرعت و عمق، مدل هیدرودینامیکی دو بعدی اجرا گردید. به منظور ارزیابی تغییرات پروفیل طولی سرعت، توزیع تنش برشی و عمق جریان در بخش های انحنادار رودخانه و همچنین محدوده های مجاور آبشکن و پشته های رسوبی، مقادیر شبیه سازی شده با مقادیر مشاهداتی مقایسه شدند. در پایان، از دو معیار آماری RMSE و MAPE، برای ارزیابی کارایی مدل استفاده شد. یافته ها: نتایج بیانگر دقت مناسب مدل در پیش بینی پارامترهای جریان در مجاور آبشکن ها و پشته های رسوبی است همچنین این مدل با دقت مناسب موقعیت های حداکثر تنش برشی جریان در بستر و کناره ها را نمایش می دهد. نتایج شبیه سازی این تحقیق نیز نشان داد که بردارهای چرخشی و گردابه های جریان بالادست آبشکن ها نسبت به پایین دست آنها بزرگتر هستند و به طور کلی با حرکت به سمت پایین دست این سری آبشکن ها، ابعاد گردابه ها کوچکتر می شوند از طرفی میزان سرعت و تنش برشی در پایین دست آبشکن ها نسبت به بالادست آنها بیشتر است و میزان سرعت جریان با حرکت به سمت پایین دست سری آبشکن ها کاهش می یابد. نتیجه گیری: نتایج این تحقیق نشان داده که برای دبی مشاهداتی (47 متر مکعب بر ثانیه) و دبی با دوره بازگشت کمتر از 25 سال، آبشکن ها اثرات موضعی بر انحراف جریان و همچنین جلوگیری از پیشروی جریان رودخانه به کرانه سمت چپ دارند لذا آبشکن ها نمی توانند سیل های با دوره بازگشت کمتر از 25 سال را به سمت ساحل شرغی انحراف دهند چونکه تراکم بسیار زیاد پوشش گیاهی و ضریب زبری بالا در ساحل شرقی، امکان ورود جریان با دوره بازگشت زیر 25 سال را نمی دهد.

سابقه و هدف: فقر خاک از مواد مغذی از مشکلات اصلی خاک های مراتع خشک و نیمه خشک ایران است. کاربرد اصلاح کننده های خاک می تواند یکی از راه حل های موجود جهت بهبود کیفیت خاک این اراضی باشد. کاربرد بیوچار به علت پایداری این اصلاح کننده خاک در مقابل تجزیه میکروبی و زمان ماندگاری طولانی آن باعث افزایش مواد آلی خاک شده، خصوصیات خاک را بهبود بخشیده و کیفیت علوفه گیاهان مرتعی را نیز افزایش می دهد. مطالعات صورت گرفته در خصوص اثرات کاربرد بیوچار بر خصوصیات خاک و رشد گیاهان اغلب در مزارع مناطق استوایی و خاک های اسیدی انجام شده است. در تحقیق حاضر، اثرات بیوچارهای تولید شده در دماهای مختلف از شاخ و برگ هرس شده درختان هلو بر خصوصیات یک خاک مرتعی با بافت سیلتی-لومی و اسیدیته قلیایی که شاخص مراتع قشلاقی استان گلستان می باشد، بررسی می گردد. مواد و روش ها: شاخ و برگ هرس شده درختان هلو از باغات اطراف شهرستان گرگان تهیه شد و در آزمایشگاه، با استفاده از کوره الکتریکی و در دماهای 200، 300، 400 و 500 درجه سانتی گراد و با زمان ماندگاری یک ساعت، بیوچارهای مختلفی تولید شد. سپس، خصوصیات بیوچارهای تولید شده شامل اسیدیته، هدایت الکتریکی، کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم محلول اندازه گیری شد. خاک مورد استفاده در پژوهش حاضر از عمق 20-0 سانتیمتری ایستگاه آموزشی پژوهشی منگالی واقع در شمال غرب شهرستان آق قلا در استان گلستان برداشت شد و برخی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک آن قبل از تیمار شدن با بیوچار اندازه گیری شد. خاک، با بیوچارهای تولید شده در دماهای مختلف (200، 300، 400 و 500 درجه سانتی گراد) در چهار تکرار تیمار شد و به مدت 56 روز در انکوباتور قرار گرفت. پس از اتمام دوره انکوباسیون، از خاک گلدان ها نمونه برداری انجام شد و خصوصیات شیمیایی و بیولوژیکی آن ها اندازه گیری شد. یافته ها: نتایج نشان داد که خاک تیمار شده با بیوچار تولید شده در دمای 200 درجه سانتی گراد دارای کمترین اسیدیته (1/8) و خاک تیمار شده با بیوچار تولید شده در دمای 500 درجه سانتی گراد دارای بیشترین اسیدیته (79/8) است. بیشترین و کمترین افزایش در مقادیر ظرفیت تبادل کاتیونی خاک، کربن آلی، ازت کل، بیوماس میکربی و تنفس میکربی به ترتیب در خاک تیمار شده با بیوچارهای تولید شده در دماهای 400 و 200 درجه سانتی گراد مشاهده گردید. نتیجه گیری: کاربرد بیوچار شاخ و برگ هرس شده درختان هلو که در دمای 400 درجه سانتی گراد تولید شده اند، جهت اصلاح خصوصیات خاک های قلیایی مراتع خشک و نیمه خشک توصیه می شود.

سابقه و هدف: سیستم آبیاری بارانی رین فلت یک سیستم نوین آبیاری بوده که کارآیی آن می تواند در عملکرد محصولات مورد بررسی قرار گیرد. با توجه به اینکه سطح قابل توجهی از اراضی استان مرکزی به کشت لوبیا اختصاص داده می شود و از طرفی تاثیر آبیاری روی لوبیا به روش قطره ای تیپ و بارانی رین فلت در این منطقه ناشناخته است، لذا هدف از این پژوهش، تعیین مناسب ترین سیستم آبیاری با هدف افزایش بهره وری و کاهش مصرف آب برای کشت لوبیا می باشد. همچنین در این پژوهش، آبیاری شیاری به عنوان تیمار شاهد در نظرگرفته می شود. مواد و روش ها: به منظور مقایسه بهره وری مصرف آب در کشت لوبیا تحت سیستم های آبیاری شیاری، بارانی رین فلت و قطره ای تیپ، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. همچنین وضعیت توزیع کود ازته در عمق خاک، بین دو سیستم آبیاری بارانی رین فلت و قطره ای تیپ مورد مقایسه قرار گرفت. کود اوره در سه نوبت شامل مرحله ظهور سه برگچه سوم، شروع گلدهی و مرحله پرشدن دانه ها استفاده گردید. برای اندازه گیری رطوبت خاک از دستگاه TDR استفاده شد. عملکرد بیولوژیک محصول، عملکرد دانه، شاخص برداشت و کارآیی مصرف آب در تیمارهای آزمایشی تعیین گردید. نهایتا قبل از کشت و بعد از برداشت، از عمق های صفر تا 120 سانتی متری خاک نمونه برداری صورت پذیرفت و به وسیله دستگاه کجلدال اتوماتیک میزان ازت خاک تعیین گردید. یافته ها: نتایج نشان داد که اثر روش های مختلف آبیاری بر تعداد غلاف در بوته و تعداد دانه در بوته در سطح احتمال 5 درصد و بر مقدار آب مصرفی در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود. روش آبیاری رین فلت موجب افزایش در عملکرد دانه به میزان حداکثر 5/29 درصد و افزایش عملکرد بیولوژیک به میزان حداکثر 8/27 نسبت به روش آبیاری تیپ و شیاری گردید؛ اما این افزایش معنی دار نبود. اختلاف بهره وری آب در روش های رین فلت و تیپ اختلاف معنی داری نداشتند، اما اختلاف آن ها با سیستم شیاری معنی دار بود. بیشترین بهره وری فیزیکی آب با میانگین 360 گرم ماده خشک به ازای هر متر مکعب آب مصرفی به روش آبیاری تیپ تعلق داشت؛ اما این برتری نسبت به روش آبیاری رین فلت تنها 8/2 درصد بود. میزان آبشویی ازت در عمق صفر تا 30 سانتی متر و 30 تا 60 سانتی متر در روش آبیاری رین فلت بیشتر از روش آبیاری تیپ بود؛ اما آبشویی قابل توجهی از این عنصر در اعماق 60 سانتی متر و بیشتر خاک مشاهده نشد. با توجه به نسبت هزینه های اجرای هر یک از روش های آبیاری در مقایسه با محصول تولیدی، مشخص گردید که هزینه اجرای سیستم آبیاری تیپ نسبت به هر کیلوگرم لوبیای تولید شده، در حدود 7/2 برابر سیستم آبیاری رین فلت بود. نتیجه گیری: بهره وری فیزیکی آب در آبیاری رین فلت با آبیاری قطره ی تیپ اختلاف معنی داری ندارد، اما اختلاف آن با آبیاری شیاری معنی دار می باشد. با این حال، کشت لوبیا با استفاده از روش آبیاری بارانی رین فلت به دلیل بهره وری اقتصادی مناسب تر در مقایسه با سیستم های آبیاری قطره ای تیپ و آبیاری سطحی شیاری، توصیه می گردد.