مجله پژوهش آب ایران
سال:1400 | دوره:15 | شماره:4 (43 پیاپی) |تعداد مقالات:10

به دلیل محدود بودن منابع آب، استفاده از آب های نامتعارف در بخش کشاورزی امری اجتناب ناپذیر است که یک توجه جدی را به استفاده صحیح از آب های نامتعارف مانند آب شور، فاضلاب شهری و صنعتی می طلبد. در این راستا، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کامل تصادفی با 15 تیمار و چهار تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد طی شش ماه بر روی گیاه گوجه فرنگی انجام شد. هدف از انجام این پژوهش مقایسه تاثیر پنج نوع کیفیت آب آبیاری (آب شهری (W)، فاضلاب خام (WS)، فاضلاب تصفیه شده (TWS)، مخلوط 50% آب شهری و 50% فاضلاب خام (W+WS)، مخلوط 50% آب شهری و 50% فاضلاب تصفیه شده (W+TWS)) به عنوان عامل اصلی و سه سطح آبیاری (40%، 70% و 100% نیاز آبی گیاه) به عنوان عامل فرعی بر برخی صفات بیوشیمیایی و مورفولوژی گیاه بوده است. نتایج حاصل از این آزمایش نشان داد که اثر کم آبیاری بر برخی صفات مورفولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه تفاوت معنی دار داشته است به طوری که افزایش آبیاری باعث افزایش تعداد برگ، سطح برگ، کلروفیل a، کلروفیل b، کاروتنویید و پرولین گردیده است. همچنین نتایج نشان داد که اثر کیفیت آب آبیاری بر برخی صفات مورفولوژیکی و بیوشیمیایی دارای اختلاف معنی دار است اما بر میزان پرولین برگ تاثیری نداشته است.

توسعه روش هایی برای بهبود ظرفیت رطوبت خاک و افزایش عملکرد بیولوژیکی گیاهان در مناطق خشک و نیمه خشک ضروری است. این مطالعه برای ارزیابی تاثیر کمپوست نیشکر بر عملکرد ذرت تحت شرایط آب و هوایی دشت گتوند در استان خوزستان، جنوب غربی ایران انجام شده است. بنابراین یک آزمایش میدانی با سه تیمار کاربرد کمپوست نیشکر (0، 15 و 30 تن در هکتار) و چهار سطح تامین آب محصول (%50، %75، %100 و %125 کل آب موردنیاز) در سه تکرار انجام شد. این آزمایش ها برای دو فصل رشد (فصل رشد اول از فروردین تا تیرماه 1398 و فصل دوم رشد از مرداد تا آذرماه 1398) طراحی و اجرا شد. برنامه ریزی آبیاری، عملکرد بیولوژیکی، شاخص برداشت و پوشش تاج در دو فصل رشد اندازه گیری و برای شبیه-سازی رشد ذرت در سناریوهای مختلف کاربرد آب و کمپوست نیشکر با استفاده از نرم‫ افزار AquaCrop بکار گرفته شد. نتایج نشان داد که سطح پوشش سایه انداز و طول دوره بلوغ تا آغاز پیری سطح سایه انداز در کشت بهاره بیش از کشت تابستانه بود. علاوه بر این آزمون حداقل خطا نشان داد که استفاده از کمپوست نیشکر عملکرد محصول را در سطح اطمینان یک درصد افزایش داد. عملکرد بیولوژیک ذرت در منطقه مورد مطالعه بین 13678 کیلوگرم در هکتار در تیمار کم آبیاری 50 درصد با کاربرد 30 تن در هکتار کمپوست تا 17344 کیلوگرم در هکتار در شرایط آبیاری کامل بدون کاربرد کمپوست در کشت تابستانه متغیر است. آنالیز اقتصادی کاربرد کمپوست افزایش حداقل 20 درصد درآمد خالص را نشان داد. ‬ ‬ ‬ ‬

مالکیت مجاری طبیعی آبی یکی از مسایل مهم حقوق آب کشور است از این رو سیر تحول و تطور مالکیت بستر مجاری مذکور از ابتدای دوره قانون گذاری تا کنون، با استناد به قانون مدنی به عنوان قانون مادر و بند 6 ماده 96 قانون شهرداری ها به عنوان نخستین قانون ناظر بر مالکیت بستر جاری در شهرها و ماده 2 از قانون آب و نحوه ملی شدن آن و تبصره های مربوطه و همچنین ماده 2 از قانون توزیع عادلانه آب و تبصره های ذیل آن به عنوان قوانین مخصوصه بخش آب مورد بررسی واقع، معیارهای قانونی تعیین و تشخیص بستر، نقد و آثار حقوقی آن بر مالکیت اراضی مجاور مجاری طبیعی آبی تبیین گردید. نتیجه این که بستر مجاری طبیعی آبی از مشترکات عمومی بوده و در اختیار حکومت اسلامی است و ملک دولت تلقی نمی گردد و اقدامات وزارت نیرو صرفا من باب تولیت بوده و اعمال ضوابط و معیارهای قانونی در تشخیص بستر مجاری طبیعی آبی و حد نهایی آن و همچنین تثبیت آن در طبیعت به منظور حفظ حقوق عامه و جلوگیری از ورود خسارت به مالکین اراضی مجاور و همچنین جلوگیری از ایجاد تزلزل و یا تحدید در مالکیت آنان مورد تاکید قرار گرفت.

امروزه به لطف داده های سنجش از دور ماهواره ای، مشاهدات فضایی برای نظارت و پایش دقیق و مداوم سطح و تراز دریاچه ارومیه فراهم شده است. با این وجود، هنوز مدل مناسبی جهت تعیین ارتباط بین مساحت و تراز دریاچه ارومیه که یک فاکتور مهم در تجزیه و تحلیل های مختلف هیدرولوژیکی و زیست محیطی است، پیشنهاد نشده است. هدف مقاله حاضر، استخراج خصوصیات تراز-سطح دریاچه ارومیه با استفاده از داده های سنجش از دور (فضایی)، مشاهدات زمینی و مدل های تحلیلی است. معادلات تراز-سطح دریاچه با استفاده از داده های تراز ایستگاه زمینی و داده های سطح مستخرج از تصاویر ماهواره ای همزمان آنها تعیین شده است. در تحقیق حاضر 6 مدل پیشنهادی شامل توابع پایه چندجمله ای، نمایی، فوریه، گوسین، کسری (گویا) و شبکه عصبی به همراه مدلهای موجود، شامل؛ آب منطقه ای آذربایجان غربی و مدل دانشگاه سهند با استفاده از داده های تعلیمی آموزش دیده و با استفاده از داده های اعتبارسنجی مورد ارزیابی قرار گرفته است. با مقایسه معیارهای ارزیابی RMSE، MAE، MAPE و NSE، مشخص گردید که تابع کسری به عنوان بهترین مدل پیشنهادی تراز-سطح دریاچه ارومیه، قادر است تنها با خطای RMSE=57. 8 کیلومترمربع و با NSE=0. 9958، مساحت دریاچه ارومیه را برآورد نماید. با لحاظ معیار RMSE، مشخص می شود که مدل تابع کسری پیشنهادی خطای تخمین سطح دریاچه را نسبت به بهترین مدل پیشین حدود 5 برابر کاهش داده است. با توجه به اندازه گیری روزانه تراز دریاچه در ایستگاه زمینی، مدل پیشنهادی تراز-سطح، می تواند مساحت روزانه دریاچه را بدون نیاز به مشاهدات فضایی (تصاویر ماهواره ای) برآورد نماید.

باتوجه به افزایش تولید محصولات کشاورزی و همچنین وقوع خشکسالی مکرر در بسیاری از مناطق جهان، نیاز شدید به برآورد دقیق تری از میزان آب مصرفی گیاهان و درنتیجه برآورد دقیق تبخیر و تعرق مرجع احساس می شود. معادله پنمن مانتیث فایو برای برآورد تبخیر و تعرق مرجع به عنوان روشی استاندارد در بسیاری از تحقیقات معرفی شده است. از معایب اصلی این روش به صورت نقطه ای و دردسترس بودن داده های هواشناسی در مکان های خاص می باشد. درحالی که با استفاده از داده های سنجش ازدور می توان این مشکل را برطرف نمود. در این پژوهش، هدف اصلی ترکیب داده های سنجش ازدور با مدل-های یادگیری ماشین برای برآورد تبخیر و تعرق مرجع است. با استفاده از مدل های یادگیری ماشین، چالش های انتخاب بهترین مدل ممکن، متغیرهای ورودی مدل و دردسترس بودن داده های موردنیاز ایجاد می شود؛ بنابراین در این پژوهش مدل-های مطرح RF، GBR و SVR انتخاب و از داده های تصاویر لندست و شاخص های پوشش گیاهی استفاده شد. منطقه موردمطالعه، دشت همدان بهار واقع در مناطق غربی کشور است. در این پژوهش برای برآورد تبخیر و تعرق مرجع، از دو رویکرد استفاده شد که در رویکرد اول، متغیرهای ورودی مدل ها با مقادیر همه باندهای تصاویر لندست، درحالی که در رویکرد دوم، شاخص های پوشش گیاهی به عنوان ورودی مدل معرفی و استفاده شد. مدل RF با شاخص های پوشش گیاهی، نتایج آماری برابر با (%14. 1=RMSE و %76. 4=R2) داشت، درحالی که با استفاده از همه باندهای لندست (%11. 7=RMSE و %84. 1=R2) و همچنین در مقایسه با الگوریتم های دیگر، با مقداری دقت بیشتر تبخیر و تعرق مرجع را برآورد کرد. نتایج، بیان کننده توانایی و پتانسیل شاخص های پوشش گیاهی به تنهایی و تصاویر لندست در تهیه اطلاعات لازم برای مدیریت آبیاری در کشاورزی و همچنین توانایی الگوریتم های یادگیری ماشین در برآورد پارامترهایی نظیر تبخیر و تعرق مرجع می-باشد.

انعقاد یکی از مهمترین فرآیندها در تصفیه آب است. نگرانی روزافزون جهانی در مورد مسایل زیست محیطی علاقه به تحقیق در مورد منعقدکننده های طبیعی را افزایش داده است. در حال حاضر ثابت شده است که منعقد کننده های طبیعی به دلیل در دسترس بودن، مقرون به صرفه بودن، ماهیت غیرسمی و زیست تخریب پذیر بودن، جایگزین خوبی برای منعقد کننده های شیمیایی هستند. در این مطالعه پتانسیل، مناسب بودن، اثربخشی و کارایی دانه بنه به عنوان منعقد کننده طبیعی برای تصفیه آب با کدورت اولیه NTU100 بررسی شد. از طرف دیگر، روش سطح پاسخ (RSM) از نوع طراحی مرکب مرکزی (CCD) در 5 سطح برای ارزیابی و بهینه سازی شرایط واکنش فرآیند انعقاد-لخته سازی در تصفیه آب آشامیدنی به کار گرفته شد. از سه پارامتر غلظت منعقد کننده، pH و زمان تماس که از عوامل مهم و تاثیرگذار بر فرآیند انعقاد-لخته سازی هستند به عنوان متغیر در طراحی آزمایش استفاده شد. یک مدل چند جمله ای درجه دوم با مقدار0. 9654=R2 (ضریب تشخیص) به داده ها ارایه شد. آزمایش های صحت مدل، مطابقت خوب بین مقادیر واقعی و مقادیر پیش بینی شده را نشان داد. در تصفیه آب آشامیدنی حاصل از نتایج تجربی، کاهش قابل ملاحظه کدورت یعنی 95. 13 درصد با غلظت 53/90 میلی گرم در لیتر، 9. 79= pHو زمان تماس 44. 86 دقیقه برای منعقدکننده بنه حاصل شد. با توجه به نتایج بهینه سازی، دانه بنه به عنوان منعقدکننده در تصفیه آب آشامیدنی پتانسیل بالایی را از خود به نمایش گذاشت.

افزایش جمعیت، نیاز به تولیدات کشاورزی و غذای بیشتر و محدودیت منابع آب، بشر را به سمت استفاده از آب های با کیفیت کم سوق داده است. به منظور بررسی تاثیر سطوح مختلف شوری بر عملکرد و بهره وری آب گیاه لوبیا، پژوهشی گلدانی در فضای آزاد، به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. فاکتور اول اعمال شوری در مرحله رشد رویشی در سه سطح 0. 34 (شاهد)، 1. 5 و 2 دسی زیمنس بر متر و فاکتور دوم اعمال شوری سه سطح فوق در مرحله رشد زایشی انجام شد. نتایج نشان داد تنش شوری در مرحله اول و دوم به طور معنی داری باعث کاهش عملکرد، اجزای عملکرد، میزان جذب آب و شاخص بهره وری آب و بیولوژیک در گیاه لوبیا شد. بیشترین مقدار شاخص بهره وری آب در تیمار شاهد و کمترین مقدار در تیمار با شوری 2 دسی زیمنس بر متر در دو مرحله رشد به ترتیب با میزان 0. 67 و 0. 39 کیلوگرم بر متر مکعب مشاهده شد. صرف نظر از سطح شوری، میانگین اثرات شوری در مرحله رشد رویشی و زایشی منجر به تولید 3067 و 2892 کیلوگرم در هکتار عملکرد دانه شد. نتیجه اینکه اثرات ناشی از تنش شوری بر عملکرد دانه و شاخص بهره وری آب در مرحله رشد زایشی محسوس تر است.

پیش بینی بروز سیلاب یا رواناب بر پایه ریسک فرایندی است که به محققان اجازه می دهد عدم قطعیت های عامل بر فرایند تصمیم گیری را در نظر گرفته و سطح اعتمادپذیری رویدادهای هیدرولوژیکی را تعیین کنند. این تحقیق به منظور کاربرد عدم قطعیت های هیدرولوژیکی در برآورد احتمالاتی سیلاب های دشت بارز در استان خوزستان واقع در جنوب غربی ایران انجام شد. تاثیر منابع عدم قطعیت بر مشخصه های بارندگی و رواناب با استفاده از توسعه یک مدل احتمالاتی چندمتغیره بر پایه توابع توزیع کاپولا تعیین شد. برای دستیابی به این هدف، سری های زمانی اطلاعات شامل حداکثر دبی لحظه ای و حداکثر حجم سیلاب برای یک دوره 37 ساله گردآوری شد. در این راستا از توابع توزیع احتمالاتی تک متغیره برای متغیرهای بارندگی و رواناب و از توابع کاپولا برای برازش چندمتغیره اطلاعات هیدرولوژیکی استفاده گردید. در بخش بهینه سازی واکنش فازی دو تابع هدف متضاد شامل کمینه سازی و بیشینه سازی تابع پیش بینی رواناب در ساختار یک مدل شبیه سازی-بهینه سازی الگوریتم ژنتیک چندهدفه مبتنی بر رتبه بندی نامغلوب تعریف و برای رسیدن به بهترین مقادیر متغیرهای تصمیم اجرا شد. توابع توزیع گاما، لوگ نرمال، مقادیر حدی تعمیم یافته، لوگ پیرسون و تابع ارشمیدسی کلایتون گزینه های منتخب به ترتیب برای شدت بارندگی، عمق بارش، پیک جریان، حجم رواناب و محاسبه دوره بازگشت دومتغیره هستند. همچنین نتایج نشان داد که همبستگی بین مشخصه های بارندگی 73/0 و بین شدت بارندگی و رواناب 86/0 بر اساس شاخص پیرسون است. ‬ ‬ ‬ ‬

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.

تبخیر و تعرق به عنوان یکی از مولفه های کلیدی چرخه هیدرولوژیکی کره زمین می باشد و برآورد دقیق آن به عنوان یک عامل مهم در برنامه ریزی و مدیریت منابع آب در کشاورزی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد. طی چند دهه گذشته، روش های مبتنی بر استفاده از تصاویر ماهواره ای مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است به طوریکه محققان انواع روش های سنجش از دور را برای برآورد تبخیر و تعرق توسعه داده اند. در پژوهش حاضر، امکان استفاده از دو مدل مبتنی بر سنجش از دور سبال (SEBAL) و متریک (EEFlux) و نیز مقایسه آنها در برآورد تبخیر و تعرق روزانه در مزرعه اوقاف اراک مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از مدل های SEBAL و EEFlux شارهای سطحی برای هر پیکسل تصویر ماهواره لندست 8 (برای هست تصویر در دوره فصل رویشی در مزرعه اوقاف اراک) محاسبه و مقدار تبخیر و تعرق واقعی به صورت باقی مانده معادله توازن انرژی در سطح برآورد شد. دقت نتایج الگوریتم های SEBAL و EEFlux با استفاده از داده های لایسیمتر (برداشت شده در 8 تاریخ منطبق با تاریخ تصاویر ماهواره لندست 8) با استفاده از معیارهای PBAIS، NSE، RMSE و R2 انجام شد. نتایج برآورد تبخیر و تعرق روزانه حاصل از الگوریتم های SEBAL و EEFLux به این صورت بود که با شروع فصل زراعی مقادیر تبخیر و تعرق روزانه کم بود و سپس با گذر زمان و رسیدن به میانه های فصل زراعی مقدار تبخیر و تعرق به اوج خود رسید و سپس بعد از آن مقادیر تبخیر و تعرق به علت کاهش دما و همچنین تغییرات پوشش ذرت در منطقه مورد مطالعه سیر نزولی به خود گرفت. مقایسه الگوریتم های SEBAL و EEFLux حاکی از آن بود که الگوریتم SEBAL حدود 7. 71 درصد تبخیر و تعرق واقعی روزانه در محدوده مزرعه اوقاف اراک را بیشتر برآورد کرده است. نتایج ارزیابی عملکرد بیانگر این بود که RMSE، NSE، PBIAS و R2 بر اساس الگوریتم SEBAL به ترتیب برابر با 0. 711، 0. 807، 7. 398 و 0. 885 و برای الگوریتم EEFLux به ترتیب برابر با 1. 046، 0. 582، 15. 080 و 0. 793 بود. از این رو ارزیابی عملکرد الگوریتم های SEBAL و EEFLux با توجه به داده های لایسیمتر نشان داد که الگوریتم SEBAL دارای همبستگی بالاتر و و انحراف معیار کمتر نسبت به الگوریتم EEFLux می باشد. براین اساس، الگوریتم SEBAL نسبت به الگوریتم EEFLux نتایج بهتری را ارایه داده است و الگوریتم SEBAL دقت بالای تصاویر در برآورد تبخیر و تعرق را نشان داد