حفاظت منابع آب و خاک
سال:1394 | دوره:4 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

شیب صفحه دریچه کشوئی نقش بسزائی در ویژگی های هیدرولیکی آن دارد. تاکنون اثر شیب صفحه دریچه بر ویژگی های هیدرولیکی آن بصورت نظری بررسی نگردیده است. با انجام این بررسی می توان برای تغییر مشخصه های دبی با تغییر زاویه شیب صفحه دریچه کشوئی روابط نظری استخراج نمود. این روابط را می توان برای دریچه های قطاعی و آویخته تعمیم داده و به جای روابط طولانی و پیچیده تجربی و آنالیز ابعادی، از روابط ساده نظری استفاده نمود. در همین راستا، برای ایجاد ارتباط بین انرژی های مخصوص جریان در بالادست و پائین دست دریچه های کشوئی قائم و مایل در کانال های مستطیلی تحت شرایط جریان روزنه ای آزاد از رابطه اولر استفاده گردید. در رابطه اولر، زاویه مولفه نیروی ثقل در امتداد خط جریان برابر زاویه شیب صفحه دریچه در نظر گرفته شد. نسبت انرژی مخصوص جریان در دریچه کشوئی مایل به انرژی مخصوص در دریچه کشوئی قائم به صورت تابعی از زاویه شیب صفحه دریچه به دست آمد. این رابطه برای شیب های منفی صفحه دریچه صادق می باشد. اعتبار رابطه نظری نسبت عمق های آب در مقطع فشرده جریان در پائین دست دریچه ها، با اندازه گیری های آزمایشگاهی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که بین رابطه نظری پیشنهادی و داده های آزمایشگاهی همخوانی بسیار بالایی وجود دارد. همچنین، روابطی برای تغییرات ضریب فشردگی و ضریب تخلیه دریچه کشوئی با تغییر زاویه شیب آن ارائه گردید. رابطه نظری پیشنهادی برای ضریب فشردگی، به دریچه های قطاعی و همچنین دریچه های آویخته تعمیم داده شد.

برای در امان ماندن از خطرات خشکسالی و بحران آب در آینده نیاز است که راهکارها و قوانین مناسبی برای بهره برداری از منابع آب محدود اتخاذ شود. در این راستا، مدل های برنامه ریزی ریاضی در سطح وسیعی برای کمک به رفع مسائل مربوط به مدیریت منابع آب مورد استفاده قرار می گیرند. در مطالعه حاضر به منظور بهره برداری صحیح از منابع آب های سطحی و زیرزمینی و تخصیص بهینه این منابع در بخش کشاورزی و همچنین، به منظور تعیین الگوی بهینه کشتی که منجر به دستیابی حداکثر سود ممکن برای کشاورزان منطقه رودبار الموت استان قزوین شود، از مدل برنامه ریزی کسری آرمانی فازی (FGFP) و داده های آماری سال 91-1390 استفاده شد. مدل پیشنهادی در محیط نرم افزاری GAMS نسخه 23.9 حل شد. نتایج نشان داد که با بکارگیری الگوی بهینه کشت و تخصیص بهینه منابع آب موجود در منطقه، علاوه بر کاهش میزان آب مصرفی در سطح مزارع، هزینه تولید در هر هکتار از اراضی کاهش، نیروی کار بکارگرفته شده افزایش و شاخص کارایی «نسبت سود به آب مصرفی» در حدود 13 درصد افزایش می یابد. در پایان، با توجه به نتایج به دست آمده، جهت توسعه بخش کشاورزی استان قزوین برنامه ریزی و مدل سازی از پایین به بالا پیشنهاد شد.

فرسایش پس رونده یک تغییر ناگهانی در ارتفاع یا شیب است که آبکندها و دره هایی را ایجاد می کند و بسته به عوامل مختلف می تواند در محدوده ارتفاعی کم تر از چند سانتی متر تا چند متر تغییر نماید و به سمت بالادست حرکت کند. این پدیده یکی از مشخص ترین انواع فرسایش در تلفات خاک و از مهم ترین منابع تولید رسوب است. از این رو شناخت این پدیده، میزان مهاجرت و میزان تولید رسوب آن حائز اهمیت است. در تحقیق حاضر تعداد هفت نمونه خاک چسبنده، با ترکیب متفاوت رس و سیلت تحت شرایط مختلف ارتفاع پیشانی آبشار و سرعت جریان مورد آزمایش قرار گرفت و در نهایت میزان تغییرات مهاجرت و رسوب تولید شده بررسی شد. آزمایش ها تا ثابت شدن میزان مهاجرت ادامه داشت. یکی از پدیده های تاثیرگذار در آزمایش ها، تشکیل ترک های کششی در سطح خاک می باشد. اندازه و تعداد ترک ها رابطه عکس با درصد رس دارد. هرچه چسبندگی رسوب بیش تر باشد، مهاجرت آبشار به سمت بالادست با زاویه قائم تری می باشد. زاویه شیب آبشار در شرایط رس خالص 34.6 درجه بود، اما در خاک با 50 درصد رس، به 40 درجه افزایش یافت. با کاهش 50 درصدی رس، میزان پس روی و سرعت متوسط آن، 3 برابر حالتی بود که در آن رس 10 درصد کاهش داشت. همچنین کاهش تراز پیشانی 3.5 برابر، سرعت متوسط آن 4.5 برابر و دبی متوسط رسوب 3 برابر افزایش داشت.

تحلیل جریان در منطقه غیراشباع خاک بسیار پیچیده بوده و به دو تابع غیرخطی K(h) و θ(h) که توابع غیرخطی رفتار هیدرولیکی خاک هستند بستگی دارد. تخمین پارامترهای هیدرولیکی خاک به روش های گوناگونی انجام می شود که استفاده از آزمون نفوذ یکی از این موارد می باشد. در این مطالعه از داده های جمع آوری شده از آزمون نفوذ بوسیله دیسک نفوذ (بار فشار و نفوذ تجمعی از سطح نمونه خاک) برای تخمین و بهینه یابی پارامترهای هیدرولیکی خاک با استفاده از برنامه HYDRUS-2D به روش حل معکوس استفاده شد. در این مطالعه از مدل van Genuchten-Mualem برای ارزیابی هیدرودینامیکی محیط استفاده شد. علاوه بر این، فرض شد که هیچ گونه پسماند رطوبتی در محیط وجود ندارد و محیط متخلخل کاملا همگن و ایزوتروپ است. در این مطالعه نمونه ای از خاک سیلتی لوم به طول 20.7 سانتیمتر و قطر 20.7 سانتیمتر انتخاب شد. از داده های ثبت شده در بازه زمانی 150 ساعته به عنوان مشاهده های آزمایشگاهی در مدل حل معکوس استفاده گردید و توابع هیدرولیکی خاک تخمین زده شد. مدل در دو بخش مجزا و با استفاده از داده های بار فشار و سپس داده های نفوذ تجمعی اجرا شد و نتایج با هم مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که استفاده از بار فشار در عمق 4 سانتیمتری که در این مطالعه مورد توجه بود نمی تواند منجر به ارائه تخمین درستی از پارامترهای هیدرولیکی خاک شود. نتایج استفاده از نفوذ تجمعی نشان می دهد که این اطلاعات به صورت موفقیت آمیزی می توانند در حل و تخمین معکوس پارامترهای مورد نظر مفید باشند.

پیش بینی و ارزیابی اثرات تغییر اقلیم در برنامه ریزی های آتی مدیران می تواند بسیار موثر باشد. ابزارهای مختلفی برای رسیدن به این هدف مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق، مدل SWAT برای شبیه سازی و ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر محصولات در حوضه سیمینه رود استفاده شد و راهبرد تغییر الگوی کشت به عنوان یک راهکار تطبیقی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای مدل سازی شرایط تغییر اقلیم در منطقه از خروجی های مدل گردش عمومی جوی-اقیانوسی HadCM3 تحت دو سناریو انتشار A2 و B2 بهره گرفته شد. این خروجی ها با استفاده از مدل SDSM ریزمقیاس نمایی شدند و داده های کمینه و بیشینه دما و بارندگی برای سال های 2010 تا 2033 به دست آمدند و به عنوان ورودی برای مدل SWAT به کار برده شدند. سپس مقادیر تنش های آبی و دمایی، عملکرد محصولات و جریان ورودی به دریاچه ارومیه تحت شرایط تغییر اقلیم برآورد و به عنوان راهبرد مدیریت فعلی (BAU) نام گذاری شد. نتایج حاکی از افزایش متوسط تنش آبی و دمایی و کاهش عملکرد محصولات بود. پس از ارزیابی اثرات تغییر اقلیم در حوضه، تغییر الگوی کشت به گندم و جو به عنوان راهبردی تطبیقی مورد ارزیابی قرار گرفت که نشان دهنده کاهش 32 و 24 درصدی تنش آبی تحت هر دو سناریو انتشار A2 و B2 نسبت به شرایط مدیریت فعلی (BAU) بود. همچنین کالری تولیدی و ورودی به دریاچه افزایشی به ترتیب برابر 15.6 و 15.8 درصد تحت سناریو A2 و 11.8 و 12.1 درصد تحت سناریو B2 را نسبت به شرایط BAU نشان داد.

ارزیابی کمی تراکم خاک به منظور بهبود روش های مدیریتی کشاورزی و کاهش مشکلات ناشی از تراکم در محیط زیست و تولید محصول ضروری است و عواملی از قبیل میزان تراکم، نوع خاک (درصد رس و پلاستیسیته) و وضعیت رطوبت تاثیر به سزایی در تراکم خاک دارند. این پژوهش، به منظور بررسی تاثیر نوع خاک و تراکم بر روی منحنی مشخصه رطوبتی در قالب طرح آزمایشی فاکتوریل بر پایه بلوک کاملا تصادفی به اجرا درآمد و 27 تیمار تهیه گردید. تیمار ها شامل سه نوع خاک رسی، لوم رسی، لوم شنی که تحت سه نوع تراکم اصلاح شده، استاندارد و کاهشی قرار گرفتند و این تراکم ها در سه شرایط رطوبتی 2 درصد رطوبت کم تر از رطوبت بهینه (خشک)، رطوبت بهینه و 2 درصد رطوبت بیش تر از رطوبت بهینه (مرطوب) انجام شد و نمونه دست نخورده هم به عنوان شاهد تهیه گردید. مقایسه میانگین ها توسط آزمون دانکن صورت گرفت و تجزیه آماری داده ها با استفاده از نرم افزار آماری SAS انجام شد. نتایج نشان داد که در تمامی پتانسیل ها تاثیر نوع خاک بر نگه داشت آب در خاک در سطح یک درصد معنی دار شد که نشان دهنده تاثیر نوع خاک و افزایش رس و پلاستیسته بر میزان نگه داشت آب می باشد. هم چنین بر اساس نتایج نوع خاک، رطوبت و شرایط تراکم موجب افزایش اثر تراکم و همچنین افزایش تراکم به طور میانگین موجب افزایش مقدار آب نگه داری شده در خاک و تغییر خصوصیات فیزیکی و هیدرولیکی خاک گردید. در مجموع منحنی مشخصه رطوبتی به طور معنی داری با افزایش تراکم تغییر کرد.