حفاظت منابع آب و خاک
سال:1394 | دوره:5 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

محدود بودن منابع آب کشور باعث شده است که افزایش راندمان آبیاری به عنوان یکی از راهکارهای اساسی در افزایش بهره وری آب در مزرعه مطرح گردد. هدف این پژوهش استفاده از یک مدل شبیه سازی فصلی آبیاری جویچه ای به منظور تعیین شاخص های عملکرد آبیاری برای حالت های مختلف کم آبیاری، دور آبیاری و دبی ورودی در دو مزرعه واقع در کرج (مزارع پردیس کشاورزی دانشگاه تهران و موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر) با هدف کاهش تلفات آب آبیاری و افزایش یکنواختی توزیع آب بود. نتایج نشان دادند مزرعه پردیس به دلیل بافت خاک سنگین تر و طول جویچه کوتاه تر تلفات رواناب بیشتری نسبت به مزرعه دیگر داشته و هر چه دبی و دور آبیاری کمتر شد مقدار راندمان کاربرد آبیاری افزایش یافت، به طوری که در دورهای آبیاری بیشتر با کاهش دبی از 0.64 لیتر بر ثانیه به 0.22 لیتر بر ثانیه، مقدار راندمان حدود 40 درصد افزایش داشت، همچنین بیشترین مقدار راندمان در دور آبیاری 3 روز و دبی 0.22 لیتر بر ثانیه اتفاق افتاد. تلفات نفوذ عمقی در مزرعه موسسه تحقیقات بیشتر از مزرعه پردیس بود. همچنین در دبی ها و دورهای آبیاری کمتر (مانند دور آبیاری 3 روز و دبی 0.3 لیتر بر ثانیه در مزرعه موسسه تحقیقات و دور آبیاری 3 روز و دبی 0.22 لیتر بر ثانیه در مزرعه پردیس)، تفاوت بین مقادیر حداقل و حداکثر رطوبت خاک در هر دو مزرعه کمتر بود. مدل شبیه سازی فصلی توانایی خوبی در ارزیابی عملکرد آبیاری جویچه ای در شرایط مختلف مدیریت آب در مزرعه داشت.

طراحی نادرست سدهای خاکی و سنگریزه ای با ضرایب اطمینان نامناسب به هر دلیل ممکن، در مواقع سیلابی موجب می شود که در این گونه سدها آبشستگی درونی، مستغرق شدن شیروانی پایین دست و در مواقعی تخریب آن ها را به دنبال داشته باشد. تخریب سد های خاکی و سنگریزه ای از یک سو و حجم زیاد جریان سیلاب از سوی دیگر می تواند بستر های سیل گیر و در سطح گسترده تر سطح حوضه های آبریز مربوطه را تخریب نموده، موجب کنده شدن درختان و پوشش گیاهی می شوند و در زمان فروکش سیلاب موجب پوشیده شدن سطح حوضه ها از مواد رسوبی به ضخامت زیاد می شوند. لذا طراحی صحیح و حصول ضرایب اطمینان مناسب و مطمئن موجب جلوگیری از این گونه خسارت ها و خسارت های مشابه است. به منظور بررسی پایداری سدهای خاکی، مجموعه ای از مطالعات و آزمایش های ژئوتکنیکی شامل آزمایش های صحرایی و آزمایشگاهی بر روی خاک منطقه سد دریاچه چیتگر انجام گرفت. سپس با استفاده از نرم افزار المان محدود PLAXIS، چهار مدل عددی با در نظر گرفتن جنس لایه های مختلف فونداسیون و بدنه سد، برای سد خاکی همگن و غیر همگن بر روی بستر درشت دانه و ریزدانه شبیه سازی و نتایج مورد بررسی قرار گرفت. با تجزیه و تحلیل نتایج مدل مشخص گردید که در سدهای خاکی همگن و غیر همگن برای جلوگیری از تخریب سد از زیر فونداسیون، سد باید به صورت مرحله ای و با در نظر گرفتن فواصل زمانی مناسب تحکیم یابد تا فشار آب حفره ای اضافی بستر تعدیل گردد و در غیر این صورت، فشار آب حفره ای زیادی باعث تخریب سد از زیر فونداسیون خواهد شد. سدهای خاکی غیر همگن که هسته رسی دارند اگر به صورت همزمان با اجرای سد آبگیری شوند، فشار آب حفره ای زیادی در هسته سد ایجاد می شود که این مورد باعث کاهش ضریب اطمینان خواهد شد. بنابراین توصیه می گردد که سدهای خاکی غیر همگن در زمان ساخت به طور هم زمان آبگیری نشوند که نتیجه آن افزایش ضریب اطمینان سد خواهد بود. در حالت فونداسیون ضعیف، ضریب اطمینان حاصله در روش ساخت مرحله ای در خصوص سد همگن معادل 1.45 و در خصوص سد غیر همگن معادل 1.14 حاصل گردیده است، بنابراین در حالت فونداسیون ضعیف، عملکرد سدهای همگن بهتر از سدهای غیرهمگن می باشد.

حفاظت از منابع آب سطحی و زیرزمینی نیازمند ارائه راهکارها و سیاست های مناسبی است که لازمه آن شناخت بیشتر رفتار کشاورزان می باشد. به همین منظور، در این مطالعه برای بررسی رفتار کشاورزان در استفاده از آب های سطحی و زیرزمینی و تعیین برنامه سیاستی مناسب برای حفاظت منابع آب دشت قزوین، از مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت (PMP) و رهیافت تابع تولید با کشش جانشینی ثابت (CES) استفاده شد. راهکارهای مورد بررسی شامل افزایش قیمت آب آبیاری و کاهش منابع آب در دسترس بود که هر یک تحت سناریوهای مختلف ارزیابی شدند. داده های مورد نیاز در این مطالعه مربوط به سال زراعی 93-1392 است که از طریق مراجعه به ادارات ذی ربط در استان قزوین جمع آوری شد. نتایج نشان داد که هر دو راهکار مورد بررسی در این تحقیق منجر به صرفه جویی در مصرف آب آبیاری شده، اما میانگین تغییرات بازده برنامه ای با به کارگیری سیاست کاهش آب آبیاری در دسترس و افزایش قیمت آب آبیاری به ترتیب 15.94 و 27.61 درصد کاهش می یابد. میزان بهره وری اقتصادی آب آبیاری نیز در شرایط اعمال سیاست های فوق، به ترتیب بین 0.435 تا 0.331 و 0.434 تا 0.230 هزار ریال در مترمکعب تغییر می کند. به همین منظور، اعمال سیاست کاهش آب آبیاری در دسترس با توجه به کاهش کمتر بازده برنامه ای و بهره وری اقتصادی آب بیشتر، برای حفاظت منابع آب سطحی و زیرزمینی دشت قزوین پیشنهاد شد.

بهره برداری بهینه از منابع محلی می تواند در حفظ منابع آب اراضی شالیزاری و توزیع عادلانه آب موثر باشد. در این تحقیق برای بررسی نقش آب بندان ها در ذخیره آب محلی و استفاده بهینه از آن برای تامین نیاز آبیاری اراضی شالیزاری، مدل شبیه سازی - بهینه سازی بهره برداری از آب بندان توسعه داده شده است. تبخیر تعرق، نیاز آبیاری، دور آبیاری و بیلان آب بندان توسط مدل شبیه سازی می شود و سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک باینری تعداد روزهای پمپاژ از کانال به آب بندان با توجه به حجم آب درون آب بندان در هر روز و حجم آب سرریز شده از آن بهینه می شود. مدل توسعه داده شده برای آب بندان فشتام در شهرستان سنگر استان گیلان و اراضی شالیزاری آبخور آن اجرا شده است. نتایج اجرای مدل نشان داد که در سال آبی نرمال مورد بررسی 54 درصد از نیاز آبیاری اراضی شالیزاری مورد مطالعه از آب ذخیره شده باران و رواناب در آب بندان فشتام تامین شده است و نسبت آب سرریز شده از آب بندان به حجم بیشینه آن 74 درصد است. اجرای مدل برای سناریوی توسعه آب بندان به اندازه دو برابر حجم موجود نشان داد سهم آب بندان در تامین نیاز آبیاری اراضی شالیزاری مورد مطالعه می تواند به 91 درصد افزایش یابد.

یکی از روش های مهم و موثر در جلوگیری یا کاهش خسارات جانی و مالی سیلاب استفاده از سامانه های هشدار سیلاب می باشد. در همه سامانه های هشدار سیلاب از آشکارساز جهت شناسایی وقایع سیلاب مانند شاخص های اقلیمی استفاده می شود. استفاده از منحنی بارش آستانه از روش های متداول در هشدار سیلاب می باشد. در این روش با مقایسه بارش های مشاهداتی یا پیش بینی شده با مقادیر آستانه حدی بارش، هشدار وقوع سیلاب اعلام می گردد. از ضعف های اساسی استفاده از منحنی های متداول بارش آستانه، قطعی در نظر گرفتن الگوی توزیع زمانی بارش و پارامترهای مدل بارش - رواناب نظیر نفوذ و جریانات پایه می باشند. در این تحقیق تلاش شده است با در نظر گرفتن عدم قطعیت های پارامترها و متغیرهای ورودی مدل بارش - رواناب در تهیه منحنی بارش آستانه، ضعف های منحنی های متداول بارش آستانه برطرف گردد. نتایج این تحقیق نشان داد که منحنی های بارش آستانه با در نظر گرفتن عدم قطعیت های مذکور در مقایسه با منحنی های متداول بارش آستانه دقت بسیار بالاتری دارند.

شیب رواناب و هدر رفت خاک از اساسی ترین معضلات زیست محیطی، کشاورزی و تولید غذا در جهان است که اثرات مخربی بر اکوسیستم های طبیعی و تحت مدیریت انسان دارد. یکی از مهم ترین عوامل کنترل کننده رواناب و هم چنین فرسایش استفاده از خاک پوش های آلی و غیرآلی است که نقش مهمی در مهار رواناب و یا هدر رفت خاک دارند. از این رو در این تحقیق، به منظور بررسی تغییرات زمان شروع و ضریب رواناب از یک نوع خاک پوش آلی (کاه گندم) در شرایط آزمایشگاهی استفاده شد. آزمایش ها با استفاده از شبیه ساز باران، در شیب 30 درصد و مقیاس کرت 0.5 مترمربع و سه تکرار، با دو درصد پوشش 50 و 90 درصد و شدت های بارش 50 و 100 میلی متر بر ساعت، به مدت 10 دقیقه انجام گرفت و سپس مقادیر زمان شروع و ضریب رواناب اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که در دو شدت 50 و 100 میلی متر بر ساعت این تیمار حفاظتی توانست زمان شروع و ضریب رواناب به ترتیب افزایش و کاهش دهد و پوشش 90 درصد بیش ترین تاثیر در افزایش زمان شروع رواناب و کاهش ضریب رواناب داشت. درصد افزایش زمان شروع رواناب در شدت های 50 و 100 میلی متر بر ساعت (پوشش 90 درصد) به ترتیب 102.37 و 70.80 درصد بود. درصد کاهش ضریب رواناب در شدت های 50 و 100 میلی متر بر ساعت (پوشش 90 درصد) نیز به ترتیب 36.58 و 27.31 درصد بود. اثر متغیرهای شدت و تیمار حفاظتی به جز اثر توامان شدت × تیمار حفاظتی بر ضریب رواناب بر سایر مولفه ها معنی دار ارزیابی شد.

حفاظت کمی و کیفی منابع آب و خاک از اهداف اصلی توسعه پایدار کشاورزی در کشور است. در این راستا این مطالعه با هدف تلفیق اهداف زیست محیطی شامل کاهش مصرف آب، کود و سموم شیمیایی با اهداف بهره برداران شامل افزایش بازده ناخالص (درآمد)، ریسک یا واریانس بازده ناخالص صورت گرفت. داده های مورد استفاده شامل عملکرد تولید و مقدار بکارگیری از نهاده ها و قیمت آنها از بهره برداران منتخب که بطور تصادفی انتخاب شدند به دست آمد. با توجه به این که بطور توأم چند هدف مورد بررسی قرار گرفت لذا از رهیافت برنامه ریزی چندهدفی استفاده شد. در تدوین الگوی ریسک نیز از بازده ناخالص سالانه دوره 91-1372 محصولات در محدوده تحقیق استفاده گردید. با توجه به تفاوت گسترده میان مقیاس فعالیت بهره برداران ابتدا با استفاده از تحلیل خوشه ای و بر اساس مقیاس فعالیت به دو گروه تقسیم شدند. در این بررسی مشخص گردید که میان اهداف زیست محیطی که بعنوان اهداف سیاستگذاران نیز می توان آنها را مورد توجه قرار داد و اهداف بهره برداران مبادله وجود دارد و لازم است با برنامه ریزی به سوی انتخاب ترکیبی از این سیاست ها حرکت نمود.