تحقیقات آب و خاک ایران
سال:1398 | دوره:50 | شماره:4 |تعداد مقالات:20

پارامترهای مختلفی وجود دارد که برای تعیین ضریب پراکندگی در رودخانه ها مهم است، به عنوان مثال پارامترهای هیدرودینامیکی و هندسه رودخانه. بنابراین تعیین دقیق این ضریب کار دشواری است. فرمول های تجربی مختلفی برای تخمین ضریب پراکندگی در رودخانه ها وجود دارد. این فرمول ها عمدتاً در دامنه شرایطی که اعتبار آن ها اعلام شده است، دقیق هستند. دانستن شرایطی که تحت آن ضریب پراکندگی در رودخانه ها تأثیر زیادی دارد، بسیار حائز اهمیت است. بنابراین در این شرایط باید آن را با دقت بیش تری تعیین کرد. هدف اصلی از این مطالعه ارائه یک روش جدید برای تعیین موقعیت هایی است که در آن، ضریب پراکندگی تأثیر معنی داری بر حمل و نقل مواد آلاینده دارد. روش پیشنهادی مبتنی بر روش شبیه سازی مونت کارلو است. این روش با استفاده از چندین مورد فرضی و همچنین یک مورد واقعی، صحت سنجی و اعتبارسنجی شده است. نتایج نشان می دهد که الگوی زمانی منبع آلودگی، عامل اصلی در تأثیر ضریب پراکندگی در حمل و نقل مواد آلاینده است. یافته اصلی تحقیق این است که گاهی اوقات می توان ضریب پراکندگی را با خطاهای بزرگ در نظر گرفت و هیچ تغییر مهمی در نتایج شبیه سازی حمل و نقل مواد آلاینده رخ ندهد.

تخمین صحیح بارش در شبیه سازی سیلاب، پایش خشکسالی و مدیریت منابع آب امری ضروری و مهم بشمار می آید. در حال حاضر بخش های عمده ای از جهان، فاقد ایستگاه های اندازه گیری بارش زمینی هستند و حتی در صورت وجود از نظر زمانی و مکانی دارای پوشش مناسبی نیستند و همین مساله مطالعات منابع آب را با چالشی اساسی روبرو می نماید. یکی از مهم ترین منابع بارشی موجود، پایگاه های بارشی مدل مبنا می باشد که با تلفیق فن آوری های ماهواره ای، مدلهای سطح زمین (LSMs) و مدل های عمومی گردش جو (GCMs) داده های شبکه بندی شده با توان تفکیک مکانی و زمانی بالا را برای تمامی نقاط دنیا ارائه می نماید. این گزینه می تواند کمبود اطلاعات ایستگاه های زمینی را به ویژه در مناطقی که از این حیث با کمبود مواجه هستند تا حدود زیادی برطرف سازد. در پژوهش حاضر به ارزیابی عملکرد یکی از مهم ترین پایگاه های بارشی مدل مبنا به نام پایگاه ECMWF در گام های زمانی روزانه و ماهانه در سطح حوضه آبریز سفیدرود (در بازه زمانی 2000 تا 2008) پرداخته شده است. همچنین برای ارزیابی هرچه بهتر پایگاه مذکور از داده های بارش مبتنی بر سنجش از دور TRMM نیز استفاده گردید. نتایج حاصل از ارزیابی عملکرد پایگاه بارش ECMWF در سطح این حوضه در دو مقیاس زمانی روزانه و ماهانه حاکی از آن است که این منبع دارای همبستگی بالایی با ایستگاه های زمینی به ویژه در بخش های جنوبی، مرکزی و غربی حوضه است. به عنوان مثال در هر دو گام زمانی روزانه و ماهانه، همبستگی بین متوسط داده های بارشی این منبع با داده های بارش زمینی به ترتیب در حدود 83/0 و 94/0 برآورد گردید در حالیکه در صورت استفاده از پایگاه TRMM مقادیر مذکور به ترتیب معادل 32/0 و 57/0 بدست آمد. برخلاف پایگاه های بارشی بازتحلیل شده، یکی از نقاط ضعف پایگاه-های بارشی همچون TRMM، تخمین ضخامت ابر و میزان آب قابل بارش توسط آن، تنها بر اساس تکنیک های مبتنی بر سنجش از دور می باشد. همچنین از نظر آماره های طبقه بندی، پایگاه بارش ECMWF در هر دو گام زمانی روزانه و ماهانه با دارا بودن مقادیر کم شاخص FAR (گزارش های اشتباه)، مقادیر بالای شاخص Accuracy (صحت پیش بینی های درست) و نیز مقدار بالا در تشخیص روزهای بارانی (POD) دارای عملکرد بسیار مناسبی می باشد. از آنجائی که حوضه آبریز سفیدرود با توجه به وسعت زیاد دارای تنوع اقلیمی، توپوگرافیکی و پوشش گیاهی متفاوتی است، نتایج بدست آمده در آن می تواند راهنمای مناسبی برای استفاده در حوضه های مشابه مدنظر قرار گیرد. لذا در حوضه های فاقد آمار که امکان دسترسی به داده های زمینی برای ارزیابی عملکرد پایگاه های بارش مختلف میسر نمی باشد، استفاده از این منبع بارشی ارزشمند می-تواند سودمند باشد.

در این تحقیق اثر پتانسیل ماتریک و اسمزی برابر به طور جداگانه و هم زمان، بر روی تغییرات جذب آب و عملکرد گیاه ذرت مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو فاکتور نوع پتانسیل (اسمزی، ماتریک و توأم) و سطوح پتانسیلی (46/0-، 12/1-، 19/1-و 63/3-بار) در 4 تکرار به صورت کشت گلخانه ای انجام شد. کاهش سطوح پتانسیل از 46/0-تا 63/3-بار سبب کاهش 6/36 درصدی جذب آب در تیمار پتانسیل اسمزی گردید. کاهش سطوح پتانسیلی به ترتیب سبب کاهش 40 و 6/36 درصدی جرم خشک ریشه در تیمار پتانسیل اسمزی و توأم و افزایش 26 درصدی در تیمار پتانسیل ماتریک شد. در بین تیمارها و سطوح پتانسیلی مورد بررسی بیشترین راندمان مصرف آب با مقدار 12/1 گرم بر لیتر در سطح 12/1-بار تیمار توأم مشاهده گردید. نتایج نشان داد که تحت سطوح یکسان پتانسیل اسمزی و ماتریک، تنش شوری با کاهش بیشتر جذب آب صدمه بیشتری بر رشد گیاه وارد می کند. این در حالی است که در تیمار توأم در سطوح بالای پتانسیلی (46/0-تا 12/1-بار) استفاده از سیستم آبیاری بخشی با بهبود نسبی وضعیت رشد ریشه (در بخش پتانسیل اسمزی)، سبب افزایش راندمان مصرف آب خواهد شد. با کاهش سطح پتانسیل در سطح 63/3-بار در تیمار توأم با وجود مکش برابر در دو سمت ریشه، گیاه آب کمتری را نسبت به زمانی که کل دو نیمه ریشه تحت شوری معادل این سطح پتانسیل قرار می گیرد، دریافت می کند. حداقل برای شوری های کم، مقادیر پتانسیل اسمزی و ماتریک قابل جمع نیستند و یا به عبارت دیگر مجموع آن ها نمی تواند مبین شرایط واقعی حاکم بر محیط ریشه باشد. نتایج چنین مطالعاتی می تواند در مدیریت دقیق کمیت و کیفیت آب آبیاری تحت تنش همزمان شوری و خشکی در مناطق خشک و نیمه خشک مورد استفاده قرار بگیرد.

به منظور بررسی تأثیر میدان مغناطیسی و سطوح مختلف شوری آب آبیاری بر عملکرد و کارآیی مصرف آب زیره سبز، آزمایشی بصورت فاکتوریل در قالب بلوک های کاملاً تصادفی و با سه تکرار در سال زراعی95-1394در مرکز آموزش عالی کاشمر انجام شد. در این آزمایش تیمار اصلی سطوح مختلف شوری آب شامل: (S1) 5/0 دسی زیمنس بر متر به عنوان شاهد، (S2) 6 دسی زیمنس بر متر، (S3) 8 دسی زیمنس بر متر و (S4) 10 دسی زیمنس بر متر و تیمار فرعی میدان مغناطیسی (M1) و بدون مغناطیس (M2) در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که آبیاری با آب مغناطیس باعث افزایش عملکرد زیره در مقایسه با تیمارهای بدون استفاده از آب مغناطیسی شد، به طوری که حداکثر عملکرد دانه زیره سبز در تیمار (S1M1) به میزان 1085 کیلوگرم در هکتار و حداقل عملکرد در تیمار (S4M2) به میزان 530 کیلوگرم حاصل گردید. همچنین حداقل مقدار عملکرد بیولوژیک در تیمار (S4M2)به میزان 1295 و حداکثر آن در تیمار (S1M1) به میزان 2215 کیلوگرم در هکتار بدست آمد. میزان کاهش عملکرد در شوری های آب آبیاری 6، 8 و 10 دسی زیمنس بر متر و در شرایط آب مغناطیس به ترتیب 8/7، 7/14و 32 درصد و در شرایط آب غیر مغناطیس به ترتیب 6، 7/15 و 5/44 درصد نسبت به شاهد حاصل گردید. به علاوه، متوسط مقدار کارآیی مصرف آب تیمارهای آب شور 5/0، 6، 8 و 10 دسی زیمنس بر متر و مغناطیس شده به ترتیب 8/8، 5/6، 3/10 و 4/17درصد بیشتر از تیمارهای شور مشابه ولی غیر مغناطیس شده بود. بنابراین آب مغناطیس شده می تواند باعث افزایش عملکرد زیره سبز در شرایط استفاده از آب شور به عنوان منبع آب آبیاری گردد.

خاک مراتع ذخیره گاه مهم جهانی کربن بوده و هرگونه تغییر در این ذخیره گاه تأثیر زیادی بر انتشار دی اکسیدکربن به اتمسفر و گرمایش جهانی دارد. ظرفیت این ذخیره گاه به وسیله روابط متقابل پیچیده بین عوامل متنوعی مانند اقلیم، خصوصیات خاک، نوع پوشش گیاهی و اقدامات مدیریتی کنترل می شود. مدل های کربن برای فهمیدن اثر این فاکتورها بر کربن خاک در بلندمدت نقش مهمی دارند. مدل های کربن باید به طور صحیح در منطقه اعتبارسنجی شده، سپس می توانند برای شبیه سازی و پیش بینی کربن خاک استفاده شوند. هدف اصلی این مطالعه ارزیابی کارایی مدل های RothC و Century برای مراتع نیمه خشک باجگاه استان فارس به عنوان پراستفاده ترین مدل ها در مطالعات کربن خاک بود. ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین مطلق خطا (MAE)، تفاوت میانگین (MD)، ضریب تبیین (R2)، r (ضریب همبستگی) و آزمون t_student بین مقادیر شبیه سازی شده و اندازه گیری شده برای ارزیابی کارایی مدل های RothC و Century استفاده شد. نتایج نشان داد هرچند مدل Century کربن آلی خاک را به مقدار ناچیزی کمتر از مدل RothC شبیه سازی نموده اما بر مبنای آنالیزهای آماری هر دو مدل نتایج رضایت بخشی ارائه دادند و مقادیر شبیه سازی شده به خوبی با مقایر اندازه گیری شده همخوانی داشتند. همچنین نتایج شبیه سازی ها به وسیله مدل های Century و RothC نشان داد در طی سال های 1366 هجری شمسی (1987 میلادی) تا 1429 هجری شمسی (2050 میلادی) ذخایر کربن خاک به ترتیب به میزان 92/7 و 92/12 درصد افزایش خواهد یافت.

برآورد بسیاری از شاخص های کیفیت فیزیکی خاک مستلزم تعیین رطوبت خاک در نقطه ظرفیت مزرعه ای (FC) است. لذا هدف این پژوهش، ارزیابی اثر مکش های مختلف معادل رطوبت ظرفیت مزرعه ای بر مقدار شاخص های مختلف کیفیت فیزیکی خاک و سپس ارزیابی کیفیت فیزیکی خاک های مورد مطالعه برمبنای شاخص های محاسبه شده بود. در این پژوهش از 35 نمونه خاک از اراضی کشاورزی استان البرز استفاده و شاخص های S دکستر، ظرفیت هوا، آب قابل استفاده گیاه و ظرفیت مزرعه ای نسبی محاسبه گردید. نتایج نشان داد که براساس شاخص S دکستر، تنها 20 درصد از نمونه های خاک در گروه کیفیت فیزیکی ضعیف (035/0 > S) قرار گرفتند و سایر نمونه های خاک از کیفیت فیزیکی خوب یا بهتری برخوردار بودند (80 درصد). درحالی که نتایج سایر شاخص ها نشان داد که با فرض رطوبت FC در مکش های 100، 330 سانتی متر و مکش محاسبه شده براساس مفهوم شدت زهکشی ناچیز، به ترتیب 12، 44 و 70 درصد از نمونه های خاک از لحاظ تهویه، قابلیت دسترسی آب خاک و فعالیت میکروبی، کیفیت فیزیکی مناسبی داشتند. بین میانگین رطوبت FC در مکش معادل 330 سانتی متر و روش پیشنهادی براساس شدت زهکشی ناچیز اختلاف معنی داری مشاهده نشد. بنابراین، می توان از شاخص های کیفیت فیزیکی خاک بر مبنای رطوبت FC در مکش 330 سانتی متر برای ارزیابی کیفیت فیزیکی در خاک های مورد مطالعه استفاده نمود. نتایج نشان داد که علی رغم توانایی خوب شاخص S دکستر، استفاده از سایر شاخص های کیفیت فیزیکی خاک موجب ارزیابی جامع تری از محدودیت های فیزیکی خاک بر رشد گیاه می گردد اما تعیین شاخص های کیفیت فیزیکی خاک مستلزم برآورد صحیحی از مقدار رطوبت ظرفیت مزرعه ای خاک می باشد.

منحنی مشخصه رطوبتی خاک (SMCC) یکی از مهم ترین ویژگی های هیدرولیکی خاک در مدل سازی جریان آب و املاح در ناحیه غیر اشباع بوده که اندازه گیری مستقیم آن دشوار، زمان بر و پرهزینه است. بنابراین هدف از این پژوهش، ارزیابی عملکرد برخی از مدل های فرکتالی تخمین SMCC همچون Tyler and Wheatcraft (1990)، Rieu and Sposito (1991)، Perfect (1999) وBird et al. (2000) و مقایسه آن با برخی از مدل های تجربی همچون Brooks and Corey (1964)، Campbell (1974) و van Genuchten (1980) می باشد. بدین منظور، 54 نمونه خاک از اراضی زراعی واقع در دشت قروه-دهگلان به صورت تصادفی جمع آوری شده و برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن ها در آزمایشگاه تعیین گردید. سپس این مدل های فرکتالی و تجربی تخمین SMCC، به روش حداقل مربعات خطا و با استفاده از جعبه ابزار Solver در نرم افزار EXCEL، بر داده های اندازه گیری شده پتانسیل ماتریک و رطوبت حجمی برازش داده شدند. برای ارزیابی کارایی این مدل ها از آماره های ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و معیار آکائیک (AIC) استفاده شد. نتایج نشان داد همه-ی مدل های مورد مطالعه در تخمین SMCC دارای عملکردی مطلوب می باشند (دارای R2 ی بین 75/0 تا 99/0). با توجه به مقادیر R2 بیشتر و RMSE و آماره AIC کمتر، به ترتیب مدل های Bird et al. (2000) و van Genuchten (1980) به عنوان مناسب ترین مدل ها در تخمین منحنی مشخصه رطوبتی خاک های منطقه مورد مطالعه پیشنهاد شدند. نتایج همچنین نشان داد مدل Rieu and Sposito (1991) در برآورد SMCC دارای ضعیف ترین عملکرد می-باشد. هر چند باید در نظر داشت که میانگین R2 و RMSE آن نیز به ترتیب بیشتر از 75/0 و کمتر از cm3/cm3 071/0 است.

به منظور بررسی اثر سطوح مختلف آب و کود بر کارایی مصرف آب، عملکرد و درصد پروتئین دانه گندم، آزمایشی به مدت دو سال زراعی در ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی بروجرد اجرا شد. آزمایش با استفاده از طرح کرت های دوبار خرد شده در 3 تکرار انجام شد. پلات اصلی شامل سطوح آب مصرفی (6000 I2= و 5000 I1= و 4000 I0= متر مکعب در هکتار) و پلات فرعی سطوح کودی شامل F1=NPK+ME، ME 3/1 +F2=NPK و ME 7/0 + F3=NPK، منظور از «ME » مصرف عناصر کم مصرف شامل آهن، روی، منگنز، مس و بور و پلات های فرعی-فرعی شامل ارقام مرودشت، M-75-7 و M-75-10 بودند. میانگین دو ساله تیمارهای مورد بررسی نشان داد که بالاترین عملکرد دانه از مصرف سطح کودی F1 و سطح آبی I1 (5000 مترمکعب آب) برای رقم M-75-10 به دست آمد. بیشترین کارایی مصرف آب از کاربرد تیمار کودی F2 و سطح آب مصرفی I0 مربوط به رقم مرودشت بوده و بیشترین پروتئین دانه از کاربرد سطح آبی I0 و سطح کودی F0 برای رقم M-75-7 به دست آمد.

دماسنج مادون قرمز از ابزارهای مناسب جهت تعیین زمان آبیاری است که می توان از آن در مزارع یا باغ هایی با بافت خاک مختلف استفاده نمود. به منظور برنامه ریزی آبیاری ذرت دانه ای (SC704) در شرایط اقلیمی منطقه ارومیه با استفاده از اختلاف دمای پوشش سبز گیاه و هوا تحقیقی در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه تحت آبیاری قطره ای در فصل زراعی 1396 صورت گرفت. در این تحقیق اثر تیمارهای مختلف آب آبیاری مورد بررسی قرار گرفت. طرح آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه سطح آبیاری I1، I2 و I3 به ترتیب 50، 75 و 100 درصد نیاز آبی در سه تکرار اجرا گردید. بر اساس نتایج، مقادیر متوسط شاخص تنش آبی گیاه (CWSI) طی دوره رشد ذرت برای تیمارهای I1، I2 و I3 به ترتیب برابر 53/0، 44/0 و 28/0 محاسبه شد. نتایج نشان داد که با کاهش نیاز آبی، شاخص CWSI افزایش می یابد. حد آستانه شاخص تنش آبی (28/0) تیمار I3 که بدون تنش بود اساس برنامه ریزی آبیاری قرار گرفت. سپس روابطی برای تعیین زمان آبیاری ذرت دانه ای با استفاده از شاخص CWSI در اقلیم ارومیه برای ماه های تیر، مرداد و شهریور به ترتیب به صورت، و ارائه گردید.

از حوضچه های واگرا اغلب در پایین دست سازه هایی چون سرریز ها، دریچه ها و تندآب ها برای افزایش استهلاک انرژی در پرش هیدرولیکی استفاده می شود. افزایش طول پرش، کاهش نسبت اعماق مزدوج پرش و نامتقارنی جریان ازجمله ویژگی های پرش در حوضچه های با بازشدگی ناگهانی می باشد. زبری بستر کانال یکی از روش هایی است که می تواند عمق ثانویه و طول پرش را کاهش دهد. از این رو در این مطالعه تأثیر بستر شنی با قطر متوسط 9/1 سانتی متر بر مشخصات پرش گسسته مورد بررسی قرار گرفت. تمامی آزمایش ها به ترتیب در نسبت های بازشدگی مقطع 67/0، 5/0 و 33/0 و کانال منشوری، محدوده ی عدد فرود 4 تا 12 انجام شد. نتایج نشان داد که حوضچه های آرامش واگرای ناگهانی با بستر زبر در تمامی نسبت های بازشدگی، عمق مزدوج پرش را در مقایسه با واگرای با بستر صاف به صورت متوسط 12 تا 16 درصد کاهش می دهد. همچنین متوسط کاهش طول پرش برای تمامی نسبت های بازشدگی در حوضچه واگرای با بستر زبر، به صورت میانگین 20 درصد بدست آمد.

در اکثر کشورها بخش کشاورزی عمده ترین مصرف کننده منابع آب (سطحی و زیرزمینی) است. روند بهره برداری از منابع آب در جهت تبیین پایداری و تداوم بهره برداری در هر منطقه بالأخص در مناطق خشک و نیمه خشک که با کمبود و رقابت شدید استفاده از منابع آب در بخش های مختلف مواجه است ضروری است. این مطالعه با هدف بررسی وضعیت منابع آب در محدوده مرودشت-خرامه (تحت پوشش دو شبکه آبیاری مدرن درودزن و سنتی کُربال) واقع در استان فارس در دوره آماری 95-1385 بر اساس شاخص های تحلیل پایداری متناسب با حجم آب تخصیص یافته در مقایسه با میزان برداشت مازاد از منابع آب زیرزمینی و همچنین ارتباط بین بارش و میزان متغیر نوسانات سطح ایستابی صورت گرفته است. برای این منظور با استفاده از آمار هواشناسی ایستگاه های درودزن و تخت جمشید و نیز ایستگاه های هیدرومتری خیرآباد، پل خان و ضرغام-آباد و اطلاعات شبکه های آبیاری مذکور، منابع آب قابل دسترس سطحی و زیرزمینی برآورد گردید و با توجه به متوسط افت سطح ایستابی، تغییرات حجم آبخوان ها، میزان برداشت مازاد آب در دو محدوده تحت پوشش شبکه های آبیاری درودزن و کربال محاسبه شد. مقدار ضریب رواناب در دشت، ارتفاعات و کل محدوده به ترتیب 9/6، 1/14 و 9/9 درصد محاسبه شد. متوسط میزان برداشت مازاد در محدوده تحت پوشش دو شبکه مدرن درودزن و کربال 33/96 و 2/16 میلیون مترمکعب در سال است که این مقدار با توجه به میزان منابع آب قابل دسترس به ترتیب معادل 2/8% و 2/5% است. میانگین شاخص بارش-تبخیر-تعرق استانداردشده SPEI 12 ماهه برای ایستگاه های درودزن و تخت جمشید به ترتیب 33/0-و 43/0-محاسبه شد و نشان دهنده ی این واقعیت است که در بازه ی زمانی مورد نظر، منطقه تحت تأثیر خشکسالی خفیف بوده است و این با روند افت سطح ایستابی در محدوده مطابقت خوبی دارد. نتیجه حاصل از رگرسیون خطی بین متغیر مستقل بارش و متغیر وابسته متوسط تغییرات سطح ایستابی نشان دهنده وجود یک رابطه خطی افزایشی معنی دار () با برابر 59/0 و RMSE برابر 99/0 بود. این نتیجه برای متغیر مستقل مقدار بارش با متغیر وابسته حجم آب تخصیص داده شده، نشان دهنده یک رابطه خطی افزایشی ()، با برابر 29/0 و RMSE برابر 6/245 بود. شاخص های تحلیل پایداری منابع آب از قبیل فالکن مارک (FI)، سازمان ملل (UN) و شاخص تنش آبی (WSI) برای منطقه محاسبه گردید. مقادیر شاخص های تحلیل پایداری منابع آب از قبیل فالکن مارک (FI)، سازمان ملل (UN) و شاخص تنش آبی (WSI) به ترتیب 1983 مترمکعب به ازای هر نفر، 210 درصد و 93/2 محاسبه گردید. با مقایسه مقادیر این شاخص ها ملاحظه می شود که بر اساس شاخص FI، منطقه در محدوده نزدیک به تنش قرار دارد. شاخص های UN و WSI نشان دهنده ی این واقعیت است که محدوده مورد مطالعه در کلاس بحران شدید و بهره برداری بیش از حد از منابع آب قرار دارد و الگوی بهره برداری از منابع آب باید در جهت حذف برداشت مازاد و پایداری منابع آب مدیریت شود.

با توجه به محدودیت کمی منابع آب قابل استفاده، گام اول در مدیریت این منابع حفظ کیفیت آن ها می باشد. حفظ کیفیت منابع آب نیاز به فهم صحیح رفتار کیفی منبع آبی مورد نظر و مدل سازی صحیح آن دارد. مدل QUAL2Kw ازجمله مدل های عددی است که قابلیت مدل سازی مسائل کیفی آب را دارد. با این وجود این مدل قبل از کالیبره شدن و اعتبارسنجی برای یک رودخانه معین قابل استفاده نیست. در این تحقیق کالیبراسیون مدل QUAL2Kw با استفاده از الگوریتم چرخه آب (WCA) انجام شد. برای این منظور داده های کیفی رودخانه یامونا در هند، از جمله متغیرهای کیفی CBODs، CBODf، ON، NH4 و NO3مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج کالیبراسیون حاصل از دو الگوریتم GA و WCA مقایسه شدند. مقدار R2 برای همه متغیرها به طور متوسط 97/0 بود. دامنه تغییرات RMSE برای WCA و GA به ترتیب برابر 32/0 تا 2/4 و 4/0 تا 2/8 است. به-طور کلی می توان نتیجه گرفت الگوریتم WCA نسبت به GA در کالیبراسیون مدل QUAL2Kw از عملکرد و دقت مطلوب تری برخوردار است و می توان از آن برای کالیبراسیون مدل استفاده کرد.

آلودگی خاک از معضلات مهم جوامع امروزی بوده که یکی از آلاینده های جدی در این زمینه نیکل می باشد. گیاه پالایی از جمله روش های پیشنهادی است که با انباشت آلاینده در گیاهان، خروج آن ها را از خاک های آلوده امکان پذیر می سازد. در مورد آلاینده های فلزات سنگین استفاده از عوامل کلات کننده در خاک می تواند کارآیی این روش را افزایش دهد. هدف این مطالعه بررسی گیاه پالایی نیکل از خاک به وسیله گیاه ذرت و آفتابگردان در حضور دو سطح اسید سیتریک (CA) (5 و 10 میلی مول بر کیلو گرم خاک)، دو سطح نیتریلو تری استیک اسید (NTA) (5/2 و 5 میلی مول بر کیلوگرم خاک) و دو سطح آنیون پلی اکریل آمید (APAM) (07/0 و 14/0 گرم بر کیلو گرم خاک) و تیمار شاهد بدون اعمال کلات، می باشد. این آزمایش به صورت طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در خاک آلوده شده به نیکل (200 میلی گرم بر کیلو گرم خاک از منبع نیترات نیکل) در شرایط گلخانه انجام گرفت. نتایج نشان داد که مؤثرترین کلات در افزایش عملکرد ذرت (ارتفاع، وزن تر، وزن خشک اندام هوایی و وزن خشک ریشه) تیمار NTA با غلظت 5 میلی مول بر کیلوگرم خاک بوده و بیشترین میزان افزایش عملکرد آفتابگردان نسبت به تیمار شاهد با اعمال کلات CA به دست آمد. NTA در غلظت زیاد بیشترین تأثیر را در افزایش فراهمی نیکل، جذب نیکل در اندام هوایی و جذب کل در هردو گیاه نسبت به دو تیمار CA و APAM داشت. بنابراین استفاده از گیاه ذرت و کاربرد NTA در غلظت زیاد توانست باعث تجمع بیشتر نیکل، افزایش فاکتور انتقال و پالایش در گیاه شود.

اختلال در بیلان چرخه نیتروژن بر روند کلی توسعه پایدار تأثیر منفی داشته و استفاده از مواد اصلاحی برای کاهش این مخاطرات ضروری می باشد. به منظور بررسی اثر چند ماده اصلاحی و شوری آب آبیاری بر بیلان جرمی نیترات، یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل سه سطح ماده اصلاحی (صفر، 5/7 گرم بقایای پسته در کیلوگرم خاک و 5/7 گرم بیوچار در کیلوگرم خاک) و چهار سطح شوری آب آبیاری 5/0 (آب شهر)، 5/5، 8 و 5/10 دسی زیمنس بر متر بود. به تمام ستون ها دو نهال پسته منتقل و سپس در سه مرحله و در هر مرحله 25 میلی گرم بر کیلوگرم نیتروژن از منبع نیترات پتاسیم به آن ها اضافه شد. پس از اضافه کردن نیتروژن، در زمان های مختلف، اندازه گیری نیترات صورت گرفت. نتایج نشان داد که بقایای خام پسته و بیوچار آن، خروج نیترات از خاک را به ترتیب 9 و 52 درصد نسبت به شاهد افزایش دادند. غلظت نیترات با خروج حدود 60 درصد زهاب (حدود 7 ساعت بعد)، به کمترین مقدار رسیده، سپس تا خروج کامل ثابت باقی ما ند.

خاک های ریزدانه با درصد بالای کانی های رسی به علت نفوذ پذیری پایین در پوشش مدفن های بهداشتی و هسته سدهای خاکی استفاده می شوند. یکی از عوامل مهم مؤثر بر رفتار این خاک ها، شیمی آب منفذی است، به طوری که تغییر در غلظت سیال و نوع کاتیون های آن، می تواند موجب تغییر خواص مهندسی خاک ها گردد. در تحقیق حاضر، اثر شوری آب بر ویژگی های خمیری، تراکم، مقاومت برشی و فشار آب حفره ای خاک های ریزدانه بررسی شده است. بدین منظور، آزمایش های حدود اتربرگ، تراکم و سه محوری زهکشی نشده بر روی مصالح ریزدانه مورد استفاده در هسته سدهای خاکی ملکیان و شهید مدنی با سیال های منفذی مختلف انجام گرفته است. آب های استفاده شده شامل آب مقطر، آب شور هر پروژه، و محلول های آب شور با غلظت های 2/0، 4/0 و 8/0 مولار نمک طعام بودند. نتایج نشان داد که با افزایش شوری آب، حد روانی، حد خمیری و نشانه خمیری اندکی کاهش می یابد، لیکن این تغییرات چندان قابل ملاحظه نمی باشند. نتایج آزمایش های سه محوری نشان داد که با افزایش شوری آب، مقاومت برشی نمونه های خاک همواره افزایش نمی یابد. حداکثر افزایش در مقاومت برشی خاک های ملکیان و مدنی با محلول 2/0 مولار بدست آمد، که به عنوان نقطه بهینه ذکر می شود. در هر دو خاک با افزایش شوری آب، فشار آب حفره ای اضافی کاهش یافته و روند مشخصی بر مدول تغییرشکل خاک ها ندارد. چسبندگی در هر دو خاک تا 4/0 مولار کاهش یافته و بعد از آن با بیشتر شدن شوری زیاد شده است. شوری آب در محدوده 2/0 الی 4/0 مولار، زاویه اصطکاک داخلی خاک ها را افزایش داده و بعد از آن اثر مثبتی بر روی این پارامتر ندارد.

آب مهم ترین عامل محدودکننده توسعه و رشد بسیاری از گیاهان، در مناطق خشک و بیابانی است. افزودن مواد اصلاحی به خاک برای بهبود ویژگی های فیزیکی خاک و افزایش کارایی مصرف آب، یکی از مهم ترین راه های مقابله با کمبود آب بشمار می رود. در این مطالعه به منظور بررسی اثر افزودن بیوچارهای طبیعی و بیوچار کمپوست زباله شهری بر ویژگی های فیزیکی خاک (وزن مخصوص ظهری، وزن مخصوص حقیقی، رطوبت ظرفیت زراعی، رطوبت نقطه پژمردگی، آب قابل دسترس، هدایت هیدرولیکی اشباع و دور آبیاری)، که مهمترین تاثیر را در مدیریت آبیاری دارند، آزمایشی به صورت فاکتوریل و در قالب بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در شرایط گلخانه انجام گرفت. فاکتورهای در نظر گرفته شده شامل فاکتور بیوچار طبیعی در چهار سطح (0، 1، 3 و 5 درصد)، بیوچار کمپوست زباله شهری در چهار سطح (0، 1، 3 و 5 درصد) و فاکتور گونه گیاهی در یک سطح (گونه گیاهی اسکنبیل) (جمعاً 16 بستر خاک) بود. نتایج حاصل از تجزیه واریانس و مقایسه میانگین ویژگی های فیزیکی خاک نشان داد که افزودن بیوچارها به خاک تأثیر افزایشی معناداری بر ظرفیت زراعی، آب قابل دسترس و دور آبیاری و تأثیر کاهشی معنی داری بر هدایت هیدرولیکی اشباع، وزن مخصوص ظاهری و حقیقی داشت. به طوری که با افزودن بیوچارها به خاک ظرفیت زراعی، نقطه پژمردگی دائم، آب قابل دسترس و دور آبیاری هر کدام به ترتیب میانگین افزایشی 2/17، 8/16، 4/17 و 2/3 درصدی و هدایت هیدرولیکی، وزن مخصوص ظاهری و حقیقی هر کدام به ترتیب میانگین کاهشی 4/39، 4/4 و 7/11 درصدی نسبت به تیمار شاهد داشتند. از بین تیمارهای مورد مطالعه، تیمار 13 (خاک + 5 % بیوچار طبیعی + 5 % بیوچار زباله شهری) نسبت به تیمار شاهد بیشترین تأثیر را بر پارامترهای ذکر شده داشت.

هدف اصلی در این تحقیق، بهینه سازی نوع و موقعیت مکانی بهترین اقدامات مدیریتی (BMPs) برای کاهش بار مواد مغذی ورودی به دریاچه زریبار به منظور بهبود شرایط دریاچه می باشد. در این راستا از رویکرد شبیه سازی-بهینه سازی (S-O) حاصل از تلفیق مدل SWAT به منظور شبیه سازی بار مواد مغذی ورودی به دریاچه و مدل بهینه سازی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک چند-هدفه (NSGA-II) برای تعیین الگوی مکانی BMPها، استفاده شد. الگوی بهینه اقدامات مدیریتی با توجه به اهداف سه گانه حداکثرسازی سود خالص بخش کشاورزی، حداقل سازی بار نیتروژن و حداقل سازی بار فسفر ورودی به دریاچه تعیین شد. در این تحقیق طیف متنوعی از BMPها بررسی شد و در نهایت به بهینه سازی الگوی مکانی اقداماتی مدیریتی از قبیل مدیریت انواع کود، مدیریت آبیاری و تعیین نوع شخم زنی مناسب پرداخته شد. نتایج حاصل از مدل نشان داد که با اعمال اقدامات مدیریتی منتخب با الگوی مکانی بهینه مجموع بار کل فسفر و نیتروژن در خروجی حوضه به ترتیب 8/2 و 1/22 درصد کاهش می یابند و به سبب آن غلظت نیترات دریاچه به شدت کاهش پیدا خواهد کرد و درآمد خالص بخش کشاورزی با کاهش 4/16 درصدی روبه رو خواهد شد. نتایج نشان می دهد با اعمال اقدامات مدیریتی منتخب با الگوی مکانی بهینه می-توان وضعیت کیفی دریاچه را بهبود بخشید.

پارامترهای نفوذ مورد استفاده در مدل های شبیه ساز آبیاری سطحی به طور مستقیم قابل اندازه گیری نیستند و تعیین آن ها مشکل بوده و با عدم قطعیت همراه است. بنابراین باید پس از واسنجی پارامترهای مدل، عدم قطعیت ناشی از وجود خطا در مدل را بررسی نموده و راهکارهایی برای کاهش و کنترل عدم قطعیت نتایج ارائه گردد. به همین دلیل در این مطالعه از رویکرد شبیه سازی مونت کارلو استفاده شده است. امروزه فرآیند شبیه سازی مونت کارلو به عنوان روشی برای تعیین یکپارچه و هم زمان انواع مختلف عدم قطعیت با توابع هدف گوناگون استفاده می شود. به این منظور این تحقیق با هدف تحلیل عدم قطعیت نتایج شبیه سازی هیدروگراف رواناب خروجی و منحنی پیشروی مدل سازی شده توسط نرم افزار WinSRFR در آبیاری جویچه ای، با توسعه رویکرد تحلیل پسین ضرایب نفوذ و شبیه سازی 1000 نمونه مونت کارلو انجام شد. نتایج نشان دهنده عدم قطعیت بالا (پهنای باند اطمینان بزرگتر از 4) در گزینش اولیه پارامترهای نفوذ آبیاری جویچه ای است. برای جداسازی شبیه سازی های کارآمد و غیرکارآمد شاخص نش-ساتکلیف مورد استفاده قرار گرفت و آستانه قابل پذیرش شاخص تعیین شد. با اعمال معیار شبیه سازی های کارآمد شناسایی شدند و برای تحلیل عدم قطعیت هدفمند در مدل مورد استفاده قرار گرفتند. تحلیل عدم قطعیت مدل بر مبنای کران های عدم قطعیت 5% و 95% خطای شبیه سازی های کارآمد انجام شد. در این حالت پهنای باند عدم قطعیت (d-factor) دو متغیر پاسخ کمتر از یک بود که نشان دهنده لزوم توجه دقیق در فرآیند واسنجی مدل برای کاهش عدم قطعیت خروجی ها است. نتایج تحلیل عدم قطعیت نشان داد که با کاربرد روش مونت کارلو، عدم قطعیت پارامترهای مدل به طور قابل توجهی کاهش یافت و استفاده از این روش در مدل سازی و مدیریت سیستم های آبیاری جویچه ای توصیه می شود.

تغییرکاربری اراضی یکی از دخالت های مهم بشر در اکوسیستم های طبیعی است که بر روی فرآیندهای اکوسیستم به ویژه خاک اثرگذار است. در پژوهش حاضر، اثر تغییر کاربری اراضی بر پویایی فعالیت های میکروبی و آنزیمی خاک منطقه گردکوه صافک استان مازندران مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور، نمونه برداری خاک به روش سیستماتیک-تصادفی و از دو عمق 5-0 و 10-5 سانتی متری انجام شد. در مجموع 240 نمونه خاک از شش کاربری (جنگل طبیعی ممرز-انجیلی، جنگل مخروبه ممرز-انجیلی، جنگل کاری توسکا، جنگل کاری سکویا، آیش رها شده و اگروفارستری بارده) در چهار فصل بهار، تابستان، پاییز و زمستان جمع آوری شد. مطابق با نتایج، کاربری های توسکا و جنگل طبیعی بیشترین مقادیر تنفس پایه (49/0 و 44/0 میلی گرم دی اکسید کربن برگرم در یک روز) و برانگیخته (40/1 و 40/1 میلی گرم دی اکسید کربن برگرم در یک روز) و در مقابل، جنگل کاری سکویا و کاربری آیش کمترین مقادیر تنفس پایه (21/0 و 24/0 میلی گرم دی اکسید کربن برگرم در یک روز) و برانگیخته (02/1 و 07/1 میلی گرم دی اکسید کربن برگرم در یک روز) را به خود اختصاص دادند. کاربری-های توسکا و جنگل طبیعی بیشترین مقادیر زی توده میکروبی نیتروژن (20/70 و 38/67 میلی گرم برکیلوگرم)، نیترات (92/32 و 49/30 میلی گرم برکیلوگرم) و آمونیوم (04/30 و 95/27 میلی گرم برکیلوگرم) را به خود اختصاص داد. بالاترین میزان فعالیت آنزیم های اوره آز، فسفاتاز، آریل سولفاتاز و اینورتاز به ترتیب در کاربری های توسکا و جنگل طبیعی (8/145، 8/144µ g NH4+– N g− 1 2 h− 1، 2/651، 6/629 µ gPNP g− 1 h− 1، 4/142، 4/141µ g PNP g− 1 h− 1 و 217، 8/214 µ g Glucose g− 1 3 h− 1) و کمترین میزان فعالیت به ترتیب در کاربری های آیش، مخروبه و سکویا (22/127، 86/128، 08/128µ g NH4+– N g− 1 2 h− 1، 2/273، 2/261، 8/272 µ gPNP g− 1 h− 1، 2/107، 6/109، 8/108 µ g PNP g− 1 h− 1 و 4/151، 4/155، 8/158 µ g Glucose g− 1 3 h− 1) مشاهده شد. با توجه به تغییرپذیری مشخصه های میکروبی و آنزیمی خاک در فصول مختلف سال و عمق های مورد بررسی، بیشترین مقادیر این مشخصه ها به فصول تابستان و بهار و لایه بالایی خاک اختصاص داشته است. با توجه به ارزیابی صورت گرفته در بین کاربری ها، بعد از جنگل طبیعی، در مناطق جنگلی تخریب یافته شمال کشور، استقرار گونه درختی توسکا می تواند به عنوان گونه منتخب در کاربری هایی با شرایط مشابه جهت بهبود کیفیت و سلامت خاک مد نظر قرار گیرد.

در بسیاری از دشت های استان همدان توزیع رایگان و پایین بودن آب بهای پرداختی توسط کشاورزان منجر به مصرف بی رویه آن در سطح مزارع شده است که این امر می تواند منجر به تهدید منابع آب موجود و توسعه پایدار کشاورزی منطقه شود. بدون تردید یکی از مهم ترین ابزارهای تخصیص بهینه ی منابع آب، ارزش گذاری اقتصادی این نهاده است که راهبرد توسعه ی بلندمدت کشور نیز بر آن تأکید دارد. در این راستا، هدف پژوهش حاضر، برآورد ارزش اقتصادی آب کشاورزی در مزارع سیب زمینی در دشت رزن-قهاوند در استان همدان از دو رهیافت تابع تولید و میزان تمایل به پرداخت کشاورزان با استفاده از روش ارزش گذاری مشروط (CVM) می باشد. اطلاعات موردنیاز به کمک تکمیل پرسشنامه از 150 کشاورز سیب زمینی کار، بر اساس روش نمونه گیری خوشه ای دومرحله ای در سال زراعی 95-1394 جمع آوری شد. به منظور نیل به اهداف تحقیق، از تخمین انواع فرم های توابع تولید استفاده شد و بهترین شکل تابع با توجه به نتایج حاصله، تابع تولید ترانسندنتال تشخیص داده شد. نتایج حاصل از روش تابع تولید برتر نشان داد که متوسط ارزش اقتصادی آب در تولید محصول سیب زمینی برابر 2461 ریال در هر مترمکعب می باشد. همچنین متوسط تمایل به پرداخت کشاورزان این محصول پس از برآورد مدل لاجیت برابر 3452 ریال برای هر مترمکعب به دست آمد. در راستای نتایج گزارش شده، اگر سیاست قیمت گذاری آب به عوامل مؤثر اعم از تمایل به پرداخت بهره برداران و همچنین مشارکت خود کشاورزان در امور تصمیم گیری بستگی داشته باشد، می توان نتایج بهتری احصاء نمود.