حفاظت منابع آب و خاک
سال:1397 | دوره:7 | شماره:4 |تعداد مقالات:9

هدف اصلی در این تحقیق، ارزیابی کیفیت تولید و کارایی و عملکرد پوشش های سنتتیک تولید داخل برای زهکش های زیرزمینی در استان خوزستان با استفاده از روش های آزمایشگاهی می باشد. ابتدا از آزمایش های استاندارد کومو جهت کنترل کیفیت پوشش مصنوعی زهکش استفاده گردید. سپس در این تحقیق، میزان دبی خروجی، نسبت گرادیان و میزان ذرات عبوری از پوشش مصنوعی در نمونه هایی از خاک های استان خوزستان، واحد دهخدا در شمال و رامشیر در جنوب اندازه گیری شد. پوشش های مصنوعی مورد ارزیابی در این تحقیق سه نوع PP450 تولید کارخانجات داخل A، B، C نام گذاری شدند. تمام خاک رامشیر و پوشش A برای نمونه خاک واحد دهخدا مناسب تشخیص داده شد. پیشنهاد گردید با توجه به نوسانات در تولیدات کارگاه های داخل کشور، استفاده وسیع از این پوشش ها در استان خوزستان، با دقت در این موارد همراه باشد. این پوشش ها به ویژه زمانی که لازم است سطح ایستابی با سرعت کمتر پایین آورده شود و در نظر باشد که در پوشش ها از نظر استاندارد کومو مورد ارزیابی و تایید قرار گرفتند. مطابق با نتایج آزمون نسبت گرادیان، پوشش C برای نمونه خاک ذخیره رطوبتی بیش تری حفظ گردد، کارایی بهتری دارند.

روابط آب و خاک به قدری پیچیده هستند که پیشرفته ترین مدل های ریاضی نیز به سختی قادر به شبیه سازی دقیق آن ها می باشند. منحنی رطوبتی و هدایت هیدرولیکی غیراشباع، از جمله عوامل مهم در بررسی حرکت آب در خاک هستند. به علت تغییرپذیری بالا و پیچیدگی خاک، بدست آوردن ویژگی های هیدرولیکی خاک به طور مستقیم دشوار، وقت گیر و هزینه بر بوده و بنابراین لازم است با استفاده از روش های غیرمستقیم تخمین زده شوند. هدف از این پژوهش، تعیین بعد فرکتالی منحنی رطوبتی خاک با استفاده از مدل های فرکتالی و بررسی رابطه بین بعد فرکتالی منحنی رطوبتی با پارامترهای هیدرولیکی، درصد رس، سیلت و شن خاک در یک پهنه گسترده بود. بدین منظور، 40 نمونه خاک با بافت های مختلف از چهار منطقه کرج، قزوین، ایوانکی و کرمانشاه گرد آوری و توزیع اندازه ذرات، جرم ویژه ظاهری، کربن آلی، شوری، pH و رطوبت آن ها در مکش های مختلف اندازه گیری گردید. سپس پارامترهای مدل نگهداشت van Genuchten و مدل های فرکتالی Tyler-Wheatcraft و Rieu-Sposito برای توزیع اندازه ذرات خاک محاسبه شد. نتایج نشان داد که مدل نگهداشت van Genuchten رفتاری فرکتالی داشته و با استفاده از مدل های فرکتالی می توان پارامترهای آن را به صورتی کمی بیان کرد. همچنین نتایج نشان داد که هر چه مقدار شن در خاک افزایش یابد، بعد فرکتالی کاهش می یابد، لیکن درصد رس با بعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft رابطه ای مستقیم و خطی دارد. نتایج همچنین نشان داد که با افزایش مقدار رس در خاک های مورد مطالعه، مقدار بعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft (Dm) افزایش و با افزایش مقدار شن، بعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft (Dm) کاهش می یابد.

فرسایش سطحی یکی از مهم ترین عوامل تخریب خاک و کاهش تدریجی باروری خاک می باشد. مطالعات اندکی در مورد شاخص های فرسایش سطحی در دامنه های مرتعی منطقه نیمه خشک انجام گرفته است. این مطالعه به منظور بررسی شاخص های فرسایش سطحی و رابطه آن ها با خصوصیات دامنه در منطقه ای نیمه خشک انجام شد. برای این منظور پنج دامنه جنوبی تحت فرسایش سطحی با شیب های متفاوت (9، 13، 17، 31 و 33 درصد) در زنجان مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های خاک از دو عمق (صفر تا 5 و 5 تا 15 سانتی متر) در چهار موقعیت با فاصله دو متر در طول شیب در دو تکرار تهیه و در کل 80 نمونه خاک برای آزمایش های توزیع اندازه ذرات برداشت شدند. شاخص های فرسایش سطحی بر اساس نسبت قطر ذرات خاک در فراوانی معین در خاک سطحی به خاک زیرسطحی بیان شد و بر این اساس نسبت قطر ذرات خاک در فراوانی 40 (d40 1 /d40 2)، 50 (d50 1 /d50 2)، 60 ((d60 1 /d60 2 و 70 درصد (d70 1 /d70 2 ) به دست آمد. هم چنین نسبت میانگین وزنی قطر ذره (MWDp2/MWDp1)، میانگین هندسی (dg 1 /dg 2) و انحراف معیار هندسی (dg1 /dg2) در خاک سطحی به خاک زیرسطحی تعیین شد. بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش تفاوت های معنی دار بین دامنه ها از نظر شاخص های فرسایش سطحی وجود داشت اما بین موقعیت ها روی دامنه، تفاوت چشم گیری مشاهده نگردید. در دامنه های با شیب بالا، فراوانی ذرات ریزدانه (سیلت و رس) و مواد آلی در خاک سطحی به شدت کم بود. تجزیه و تحلیل نتایج رگرسیون خطی نشان داد که نسبت میانگین وزنی قطر ذرات (MWDp1/ MWDp2) رابطه ای قوی با شیب دامنه (P<0.001 و r2=0.51) دارد. این پژوهش نشان داد که نسبت میانگین وزنی قطر ذرات (MWDp1/ MWDp2) شاخصی مناسب برای ارزیابی فرسایش سطحی در دامنه های منطقه نیمه خشک مورد بررسی است.

باتوجه به اهمیت مقدار جریان خروجی از حوضه آبریز جهت مدیریت آب های سطحی، فهم دقیق ارتباط بین مقدار رواناب با پارامترهای اقلیمی همچون بارش و دما و شناسائی موثرترین پارامتر در فرآیند مدل سازی بسیار مهم می باشد. در این تحقیق پس از آزمون همگنی داده های بارش، دما و رواناب ماهانه حوضه آبریز ناورود، ابتدا بر اساس دو الگوریتم رلیف و همبستگی دو ترکیب مختلف از پارامترهای موثر در رواناب مورد توجه قرار گرفت. الگوریتم جدید رلیف با استفاده از میانگین بردار وزنی مرتبط بین داده ها و یک مقدار آستانه، ویژگی های موثر در بین یک مجموعه از داده ها را به ویژه در شرایطی که تعداد داده ها کم باشد، به ترتیب اهمیت شناسایی می کند. سپس با استفاده از دو روش رگرسیون بردار پشتیبان و نزدیک ترین همسایگی رواناب ماهانه مبتنی بر دو ترکیب ورودی پیشنهادی مدل سازی گردید. نتایج به دست آمده نشان داد، روش رگرسیون بردار پشتیبان با بهره گیری از تابع کرنل شعاع محور نسبت به روش نزدیک ترین همسایگی از دقت بالا و خطای کمتری در برآورد رواناب به خصوص در مقادیر جریان های سیلابی برخوردار است.

در تحقیق حاضر، سنتیک و ترمودینامیک جذب عناصر کادمیم، سرب، مس و روی توسط نانو ذره آهن صفر ظرفیتی (nZVI) و نانو اکسید مس (nCuO) از محلول های آبی تحت غلظت های اولیه، دما و زمان های مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد با افزایش زمان تماس، کارایی حذف و ظرفیت جذب عناصر افزایش یافت. در بین معادلات سینتیکی برازش داده شده برای جذب عناصر، مدل شبه درجه دوم با ضریب تبیین 0.99 تا 1.00 در مقایسه با مدل شبه درجه اول، ایلویچ و تابع نمایی برازش بهتری داشت. داده های آزمایشی با مدل جذب لانگمیر نسبت به مدل های فروندلیچ، تمکین و دوبینین-رادوشکویچ برازش بهتری داشتند. میزان جذب عناصر توسط نانو ذره آهن صفر ظرفیتی بیشتر از نانو اکسید مس بدست آمد، به طوری که حداکثر جذب تک لایه ای لانگمیر (q max) برای عناصر کادمیم، سرب، مس و روی توسط نانو ذره آهن صفر ظرفیتی به ترتیب 218، 239، 242 و 215 میلی گرم بر گرم و توسط نانو اکسید مس به ترتیب 90، 176، 100 و 76 میلی گرم بر گرم به دست آمد. مقادیر انرژی آزاد جذب (E) محاسبه شده از طریق معادله دوبینین-رادوشکویچ و پارامترانرژی آزاد گیبس (DG) به ترتیب بیانگر جذب فیزیکی عناصر بر روی نانو ذرات و خودبخودی واکنش جذب است. فاکتور جداسازی لانگمیر (RL) برای نانو ذرات مورد بررسی 0.03-0.50 بدست آمد که نشان دهنده جذب مطلوب عناصر بر روی نانو ذرات می باشد.

آبیاری چمن از عوامل اصلی مصرف آب در مناطق شهری است، بنابراین به کارگیری سامانه های آبیاری می تواند یکی از راهکارهای کاهش مصرف آب در آبیاری چمن باشد. تحقیق حاضر باهدف بررسی اثر سیستم آبیاری زیرسطحی، بارانی و پلیمرهای سوپر جاذب بر ویژگی های کمی و کیفی چمن در قالب طرح کرت های دو بار خردشده با سه تکرار در دانشکده کشاورزی تربیت مدرس تهران سال 1393 انجام شد. فاکتور اصلی شامل روش های آبیاری (آبیاری بارانی، زیرسطحی و تلفیقی) و فاکتور فرعی و فرعی- فرعی به ترتیب کاربرد دو نوع سوپر جاذب (سوپر جاذب آکریل آمید و سوپر جاذبA200 ) و مرحله برداشت (خرداد و شهریورماه) بوده است. در طول آزمایش حجم آب مصرفی، وزن تر و خشک شاخساره، ارتفاع شاخساره، طول ریشه و رنگ و تراکم اندازه گیری شد. نتایج نشان داد تیمار آبیاری زیرسطحی بدون کاربرد سوپر جاذب با 4243 مترمکعب در هکتار و تیمار آبیاری زیرسطحی با کاربرد سوپر جاذب A200 با 3530 مترمکعب در هکتار نسبت به شاهد با 7158 مترمکعب در هکتار، به ترتیب کمترین حجم آب مصرفی را داشته اند. حجم آب مصرفی در آبیاری تلفیقی بدون کاربرد پلیمر جاذب 4972.6 مترمکعب بوده که نسبت به شاهد 31 درصد کاهش یافت. همچنین وزن خشک و طول ریشه در بین تیمارها در سطح 5 درصد معنی دار بود به طوری که وزن خشک در سه روش آبیاری زیرسطحی، تلفیقی و بارانی به ترتیب 0.04، 0.028 و 0.026 گرم و طول ریشه به ترتیب 23، 22 و 20 سانتی متر بوده است. کاربرد سوپر جاذب ها نیز تاثیر معنی دار در سطح 5 درصد برافزایش طول ریشه داشت. طول ریشه در روش بدون کاربرد پلیمر سوپر جاذب، سوپر جاذب A200 و آکریل آمید به ترتیب 19.8، 23.7 و 23.5 سانتی متر بوده است. اما تفاوت شاخص های وزن تر، ارتفاع شاخساره و تراکم و رنگ در بین تیمارها معنی دار نبوده است. در این بین تیمار آبیاری زیرسطحی با کاربرد پلیمر سوپر جاذب A200 به عنوان بهترین تیمار با 51 درصد کاهش حجم آب مصرفی نسبت به شاهد بوده است. بنابراین پیشنهاد می شود صرف نظر از کاهش حجم آب مصرفی، با انجام تحقیقات بیشتر سیستم آبیاری زیرسطحی به روش کپسول های رسی متخلخل به عنوان یک روش کاربردی در آبیاری چمن استفاده شود.

برنامه ریزی حوزه های آبخیز، از لحاظ توسعه پایدار و مدیریت سرزمین، بسیار ضروری است. بنابراین، اولویت بندی زیرحوضه ها و شناسایی خصوصیات مورفومتریک به منظور شناسایی رفتار هیدرولوژیکی حوزه های آبخیز و طراحی راهبردهای مدیریتی، اهمیت زیادی دارند. هدف این پژوهش، اولویت بندی سیل خیزی حوزه آبخیز تنگراه به روش توزیعی و ارائه روشی برای تعیین مناطق مولد سیل است. بدین منظور، ابتدا ورودی های مدل بارش-رواناب استخراج و سپس مدل ModClark واسنجی و اعتبارسنجی شد. در مرحله بعد، برای تعیین سیلخیزی واحدهای همگن و زیرحوضه ها، با اجرای روش عکس العمل سیل واحد در قالب حذف متوالی واحدهای همگن و شبیه سازی آبنمود سیل، ابتدا بارش طراحی در محل ایستگاه بارانسنج ثبات پارک ملی گلستان استخراج شد، سپس میزان تاثیر هر یک از واحدها و زیرحوضه ها بر آبنمود خروجی کل حوزه آبخیز به دست آمد و در نهایت برای سیل با دوره بازگشت 50 و 100 سال برای حوزه های فاقد آمار، رابطه رگرسیونی چند متغیره مناسب بین پارامترهای مورفومتری و شاخص سیلخیزی ارائه شد. نتایج حاصل از نقشه پتانسیل تولید رواناب با دوره بازگشت 50 و 100 ساله، نشان داد که پتانسیل تولید رواناب از بالا دست به سمت پایین دست حوضه افزایشی بوده و واحد همگن 116 به عنوان موثرترین واحد در پتانسیل تولید رواناب بالا شناخته شد که به دلیل بارش بیشتر و همچنین شیب تند و بالا بودن (CN) در این واحد همگن، پتانسیل تولید رواناب در نزدیک خروجی حوضه نسبت به مناطق بالادست بیشتر است. نتایج این پژوهش نشان داد که با تلفیق سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و مدل های هیدرولوژیکی، می توان اثر متقابل عوامل فیزیوگرافیک و اقلیمی را بر پتانسیل سیل خیزی حوزه های آبخیز موردبررسی قرار داد و با در نظر گرفتن همزمانی دبی اوج و نقش روندیابی سیل در رودخانه ها، اولویت بندی زیرحوضه ها را به نحو مطلوب انجام داد.

کیفیت خاک مفهومی است که توانایی دائم خاک را به عنوان یک سامانه حیاتی زنده در داخل اکوسیستم و تحت بهره برداری های مختلف نشان می دهد. در این راستا شاخص های کیفیت خاک به عنوان معیارهای ارزیابی و تصمیم گیری مورد استفاده قرار می گیرند. این پژوهش به منظور بررسی اثر باقی مانده کود مصرفی در زراعت باقلا بر ویژگی های شیمیایی خاک در سیستم کشت باقلا - برنج شامل کشت باقلا با پانزده تیمار کودی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی و کشت برنج در سه تکرار در سه سال زراعی، در مزرعه پژوهشی موسسه تحقیقات برنج کشور انجام شد. فاکتورهای آزمایشی برای گیاه باقلا شامل پنج سطح نیتروژن (صفر، 25، 50، 75 و 100 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) از منبع کود اوره و سه سطح فسفر (صفر، 50 و 100 کیلوگرم فسفر در هکتار) از منبع کود سوپر فسفات تریپل بودند. نتایج نشان داد که با افزایش مصرف کود نیتروژن در طی سال های زراعی کشت باقلا، اسیدیته خاک کاهش و EC خاک افزایش یافت. همچنین کشت باقلا منجر به افزایش درصد کربن آلی خاک (2.81 درصد)، نیتروژن (0.209 درصد)، فسفر (40.59 پی پی ام) و پتاسیم خاک (237.69 پی پی ام) گردید. بیشترین میزان فسفر خاک در تیمار p100 (42.69 پی پی ام) در کشت برنج حاصل شد و متوسط عملکرد برنج در طی دو سال زراعی حدود 2770.95 کیلوگرم در هکتار بود.

مدیریت و استفاده بهینه از هر سیستمی نیازمند دانستن شرایط کاری سیستم بوده و استفاده بهینه با ارزیابی نحوه عملکرد آن سیستم میسر می گردد.از آنجا که نواحی مختلف ایران دارای آب وهوای خشک و نیمه خشک می باشد، به دست آوردن میزان واقعی تلفات تبخیر و باد بردگی و همچنین استفاده بهینه از آب، از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. هدف از این تحقیق ارزیابی سیستم آبیاری کلاسیک ثابت با آبپاش متحرک و اندازه گیری تلفات تبخیر و بادبردگی در منطقه و ارائه مدلی بهینه با استفاده از رگرسیون چند متغیره در منطقه موردمطالعه می باشد. این تحقیق در استان اردبیل و در بخش پنج کشت و صنعت مغان، در سرعت های باد 0-3، 3-6 و بیش از 6 متر بر ثانیه در سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد، راندمان سیستم در سرعت باد 0 تا 3 و 3 تا 6 و 6 متر بر ثانیه به بالا به ترتیب برابر 82 و 66 و 43 درصد بوده و عوامل موثردر تلفات تبخیر و باد بردگی، شامل سرعت باد، درجه حرارت، رطوبت نسبی، قطر نازل و کمبود فشار بخار اشباع می باشد. بر اساس نتایج به دست آمده در آبپاش مدل ADF 25 عامل باد بیش ترین تاثیر و کمبود فشار بخار اشباع کمترین تاثیر را بر تلفات تبخیر و باد بردگی داشته است. همچنین معادله تلفات تبخیر و باد بردگی با شرایط جوی منطقه طبق رابطه به دست آمد، که بهترین برازش را با مقدار اندازه گیری شده نشان داد. و اختلاف میانگین مقادیر مدل شده و مشاهداتی در سطح اعتماد یک درصد معنی دار نگردید.همچنین میزان تلفات تبخیر و باد بردگی اندازه گیری شده بین 6 تا 34 درصد و مدل سازی شده بین 11 تا 35 درصد متغیر بود.