حفاظت منابع آب و خاک
سال:1392 | دوره:3 | شماره:1 |تعداد مقالات:6

یکی از روش های جدا کردن و گردآوری رسوبات در مجاری باز، ایجاد حوضچه های تله اندازی رسوب می باشد. در این پژوهش، برای تعیین بهترین هندسه حوضچه بر پایه بیشترین درصد تله اندازی رسوبات، آزمایش ها در یک فلوم به طول 4 متر و عرض 25 سانتی متر، برای 13 شکل هندسی حوضچه با زوایای ورودی و خروجی مختلف انجام شد. چهار نوع ماده پلاستیکی به عنوان رسوبات آزمایشگاهی با اندازه و وزن ظاهری متفاوت ولی با چگالی های یکسان انتخاب و آزمایش ها در زمان ثابت انجام شد. نتایج نشان داد که زوایای ورودی و خروجی حوضچه ها، بر مقدار رسوبات ته نشین شده تاثیر بسزایی دارد. به گونه ای که در حالت دیواره ورودی قائم، هرچه زاویه دیواره خروجی ملایم تر باشد، مقدار تله اندازی بیشتر است. همچنین در حوضچه های رسوب که زاویه ورودی دارای شیب ملایم بوده و دیواره خروجی قائم است، هرچند رسوبات به آسانی وارد حوضچه می شوند، لیکن بر اثر گرداب های قوی تشکیل شده در پایین دست، بخش عمده ای از این رسوبات دوباره تعلیق شده و به بیرون از حوضچه راه می یابند. بررسی کمی نتایج این پژوهش از میان 13 هندسه آزمایش شده نشان داد که تله رسوبی با زاویه ورودی 90 درجه و زاویه خروجی 34 درجه، بیشترین راندمان تله اندازی رسوبات را دارند.

در آبخوان های ساحلی، خطر نفوذ آب شور دریا به منابع آب زیرزمینی وجود دارد و از این نظر بررسی آسیب پذیری منابع آب زیرزمینی می تواند در تعیین نقاط آسیب پذیر و حساس آبخوان بسیار موثر باشد. هدف از این پژوهش، بررسی آسیب پذیری سفره آب زیرزمینی جزیره کیش با استفاده از مدل دراستیک و نیز اصلاح آن برای شرایط این سفره ساحلی است. دو پارامتر اختلاف تراز آب دریا با سطح ایستابی آب و فاصله نقطه تا دریا به پارامترهای مدل اضافه و مدل دراستیک اصلاح شده توسعه یافت. برای ارزیابی نتایج مدل، نقشه های آسیب پذیری تولید شده با نقشه های پهنه بندی پارامترهای هدایت الکتریکی و کل جامدات محلول مقایسه شد. این نقشه ها با استفاده از داده های ثبت و نمونه برداری شده کیفیت آب چاه های جزیره در محیط (GIS) تهیه گردید. مقایسه نتایج مدل دراستیک و دراستیک اصلاح شده با نقشه های هدایت الکتریکی و کل جامدات محلول جزیره نشان داد که میانگین اختلاف ها برای مدل دراستیک به ترتیب با 17.41 و 10.24 و مدل دراستیک اصلاح شده به ترتیب با 0.69 و 0.55 می باشد که حاکی از مطابقت بیشتر با داده های مشاهده ای دارد. نتایج مدل دراستیک اصلاح شده نشان داد که 34.1 درصد از مساحت منطقه مورد مطالعه دارای پتانسیل آسیب پذیری خیلی زیاد، 48.1 درصد دارای پتانسیل آسیب پذیری زیاد و 17.8 درصد نیز دارای پتانسیل آسیب پذیری متوسط می باشد.

آلودگی منابع آب و خاک به فلزات سنگین از چالش های مهم عصر کنونی است. به همین دلیل، آلودگی زدایی چنین خاک هایی، پیش نیاز هرگونه بهره برداری بهینه از این منابع است. یکی از روش های مقرون به صرفه برای پیش گیری از انتشار فلزات سنگین در منابع آب و خاک، تثبیت و جامدسازی آن هاست. طی این فرآیند، فلزات سنگین در خاک های آلوده با اصلاح کننده هایی همچون مواد فسفاتی واکنش داده و با تشکیل موادی کم محلول یا نامحلول در محیط، به صورتی پایدار باقی می مانند. در این پژوهش، کارآیی دی کلسیم فسفات (DCP) در عدم تحرک و تثبیت دو فلز سنگین کادمیوم و مس در خاک ارزیابی شد. به منظور آگاهی از چگونگی جابه جایی این فلزات طی زمان در خاک، آزمایش شستشوی ستون خاک با 12 تیمار پی ریزی شد. خاک ها در چهار تیمار، به مقدار 500 mg/kg به فلز مس و در چهار تیمار دیگر به فلز کادمیوم آلوده شدند. یک تیمار به عنوان شاهد انتخاب و به سه تیمار دیگر مقادیر 0.1، 0.2 و 0.5 درصد وزنی تثبیت کننده DCP افزوده شد. چهار تیمار دیگر نیز به همین روش آماده شدند، لیکن همزمان به هر دو فلز آلوده گشتند. نتایج نشان داد که در شرایط آلودگی خاک به فلز مس، کاربرد DCP% 0.1 می تواند به اندازه 93% از مقدار خروجی این فلز در نخستین آبشویی، معادل با یک حجم منفذی خاک، بکاهد. این مقدار برای فلز کادمیوم برابر با 80% بود. با کاربرد مقادیر بیشتر تثبیت کننده (2% و 5%)، مقدار این دو فلز در محلول خروجی ناچیز و به صفر نزدیک شد. در حالت آلودگی توأمان خاک به هر دو فلز، با کاربرد 1% از DCP، مقدار اولیه خروجی مس 90% و کادمیوم 92% کاهش داشت. بنابراین به هنگام حضور توأمان این دو فلز در خاک، تثبیت Cd بهتر از Cu انجام می شود. بر پایه نتایج این پژوهش می توان نتیجه گرفت که DCP ماده ای موثر برای تثبیت و جامدسازی Cd و Cu و جلوگیری از ورود این دو فلز از خاک های سبک بافت به منابع آب زیرزمینی است.

مدیریت بهینه خاک های شور، اهمیتی فراوان در حفاظت درست از منابع آب و خاک دارد. تجمع نمک های محلول در ناحیه رشد ریشه از بزرگترین مشکلات خاک های مناطق خشک و نیمه خشک است. برای غلبه بر این مشکل، آبشویی نمک های محلول از این خاک ها ضروری است. مهم ترین چالش در برنامه های آبشویی، برآورد صحیح مقدار آب مورد نیاز برای اصلاح خاک های شور و شور-سدیمی است. هدف از این پژوهش، ارائه مدلی تجربی برای تعیین مقدار آب آبشویی و مقایسه نتایج با برخی مدل های تجربی موجود بود. بدین منظور، آزمایش هایی صحرایی در منطقه جفیر واقع در جنوب غرب خوزستان با مساحت 21285 هکتار و کلاس شوری و قلیائیت S3A2 انجام گرفت. آبشویی به روش غرقاب متناوب با استفاده از شش استوانه دوگانه در یک آرایش دایره ای شکل انجام پذیرفت. در کلیه آزمایش ها، 100 سانتی متر آب در چهار تناوب 25 سانتی متری به کار برده شد. آب مورد نیاز از رودخانه کارون تامین شد. چهار مدل ریاضی به داده های مزرعه ای برازش و بهترین مدل بدست آمد. برای منطقه مورد مطالعه، مدل توانی با ضریب تبیین 0.83 و خطای استاندارد 0.44 به عنوان مدل برتر برگزیده شد. نتایج نشان داد که روابط تجربی ارائه شده به وسیله رجب زاده (2009)، هافمن (1980) و لفلار و شارما (1977) با نتایج حاصل از اجرای آزمون های صحرایی، تطابق مناسبی ندارد. روابط ارائه شده به وسیله ریو (1957) و پذیرا و کاواچی (1981)، در مقایسه با مدل نوین ارائه شده در تخمین مقدار آب آبشویی خاک ها دارای بیش برآوردی اندکی بود. روابط ارائه شده به وسیله ورما و گوپتا (1989)، پذیرا و کشاورز (1998)، اسدی و همکاران (2013) و دیلمان (1963) نیز در مقایسه با مدل نوین دارای کم برآوردی اندکی می باشند.

کاهش دادن مقدار زهاب خروجی و بالا نگه داشتن سطح ایستابی در نزدیکی عمق ریشه با کاهش عمق کارگذاری زهکش ها درجهت حفاظت از منابع آب و خاک، از نگرش های نوین زهکشی می باشد. در این تحقیق برای بررسی تاثیر کاهش عمق زهکشی بر شوری و دبی زهاب، دو مزرعه 11-9R با عمق متوسط زهکشی 2 متر با فاصله 60 متر و مزرعه 7-8R با عمق متوسط زهکشی 1.4 متر و فاصله 40 متر در اراضی کشت نیشکر جنوب خوزستان انتخاب شد. طی دوره تحقیق با احداث شش گروه پیزومتر در دو مزرعه با فواصل مختلف از جمع کننده زهاب، تراز سطح آب زیرزمینی و دبی زهاب به صورت روزانه و شوری آب زیرزمینی و زهاب در هر دور آبیاری اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش آبیاری ها، اختلاف بار هیدرولیکی بین لایه های پایین نسبت به لایه های بالایی در هر دو مزرعه جریان عمودی را به سمت بالا برقرار می کند. همچنین با کاهش عمق کار گذاری زهکش ها، مقدار شوری آب زیرزمینی کاهش یافت، لیکن این تغییرات شوری به عمق لایه محدود کننده نیز وابسته بود. همچنین مشخص شد که شوری زهاب علاوه بر شوری آب آبیاری تحت تاثیر شوری آب زیرزمینی بوده و تفاوت در عمق زهکشی، موقعیت لایه محدود کننده و وجود عدسی های ماسه ای بر این شوری موثر است. همچنین با کاهش عمق زهکشی دبی زهاب به شدت کاهش یافت به طوری که در مزرعه 11-9R، دبی زهاب خروجی 3.86 لیتر برثانیه و در مزرعه 7-8R این مقدار به 0.74 لیتر بر ثانیه رسید.

تابش خورشیدی از پارامترهای ورودی برای بسیاری از مطالعات شبیه سازی مانند فرآیندهای وابسته به تغییرات آب و هوایی، هیدرولوژی و اکولوژی است. مدل های پیشنهادی به منظور برآورد این پارامتر به علت این که از داده های هواشناسی از نوع مکانی نقطه ای استفاده می کنند، برآورد نقطه ای از مقدار تابش ارائه می کنند. در این پژوهش، دو مدل تجربی هارگریوز-سامانی و محمود-هابرد که مبتنی بر داده های دمای هوا هستند، با ورودی داده های روزانه LST (دمای سطح زمین) محصولات MOD11A1 وMYD11A1 سنجنده مودیس به جای دمای هوا، برای تخمین تابش خورشیدی مورد ارزیابی قرار گرفتند. داده های روزانه تابش خورشیدی ایستگاه سینوپتیک اهواز واقع در استان خوزستان در دو سال متوالی (سال های 2006 و 2007) به عنوان داده های واقعی استفاده شد. نتایج حاصل از اعتبار سنجی نشان داد که مدل هارگریوز-سامانی با ورودی LST محصولات MOD11A1 و مدل محمود-هابرد با ورودی LST محصولات MYD11A1 به ترتیب دارای بیشترین و کمترین دقت در برآورد تابش خورشیدی هستند. برای این مدل ها، شاخص های آماری R2 و RMSE به ترتیب0.83، (MJ m-2 d-1) 2.46، 0.79 و (MJ m-2 d-1) 4.09 بدست آمد. برای مدل هارگریوز سامانی همچنین، با استفاده از مدل درختی M5 دو مدل (RS-M5-1 و RS-M5-2) مبتنی بر داده هایLST محصولات MOD11A1 مودیس متغیرهای جغرافیایی تدوین و نتایج حاصل از آن ها با نتایج مدل های تجربی مقایسه شد. نتایج نشان داد که در مقایسه بین مدل درختیRS-M5-1 و مدل های تجربی با ورودی مشابه، مدل درختی M5 از دقت بیشتری برخوردار است. به طور کلی، مدل درختی RS-M5-2 با ورودی های LST محصولات MOD11A1، ساعت آفتابی حداکثر و واقعی و همچنین تابش فرا زمینی، نسبت به مدل های دیگر دارای دقت بیشتری است. برای این مدل، مقادیر آماره های R2 و NSE به ترتیب برابر 0.87 و 0.86 و جذر میانگین مربعات خطا برابر 10.24 درصد برآورد شد.