حفاظت منابع آب و خاک
سال:1391 | دوره:1 | شماره:4 |تعداد مقالات:8

طراحی و انتخاب بهینه سازه های آبی از جمله سرریزها نقش مهمی در مدیریت منابع آب و بهره برداری آن در بخش کشاورزی دارد. در این تحقیق پرش اسکی در پرتاب کننده های نوع مثلثی که دارای ماهیتی مشابه سرریزهای جامی شکل ولی با هندسه متفاوت است مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا عملکرد هیدرولیکی سرریز با باکت مثلثی شکل به جای باکت دایره ای، از نظر تاثیر روی مسیر پرتابه خروجی مورد بررسی قرار گرفته است.. برای نیل به اهداف این تحقیق یک مدل فیزیکی از سرریز اوجی در آزمایشگاه مدل های فیزیکی هیدرولیکی ساخته شد و در چهار دبی و به دنبال آن عدد فرود مختلف آزمایش ها انجام شد. در این تحقیق مسیر کلی تراژکتوری جت خروجی از فلیپ باکت و بیشترین طول طی شده جت هم برای حد بالایی و هم برای حد پایینی، در هر حالت پرتاب کننده مثلثی با زوایا و طول تقرب های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در حالت کلی 3 فلیپ باکت مورد استفاده قرار گرفت. فلیپ باکت مثلثی با زاویه 45 درجه و طول آستانه 2 سانتی متر، فلیپ باکت مثلثی با زاویه 45 درجه و طول آستانه 7 سانتی متر و فلیپ باکت مثلثی با زاویه 22.5 درجه و طول آستانه 2 سانتی متر. در نهایت، بیشترین طول طی شده جت برای پرتاب کننده 45 درجه با طول آستانه 2 سانتی متر و کمترین برای پرتاب کننده 45 درجه با طول آستانه 2 سانتی متر می باشد. با افزایش زاویه پرتاب کننده ضخامت جت خروجی کاهش پیدا می کند. طول آستانه تاثیر کمی بر کاهش یا افزایش طول جت خروجی از پرتاب کننده دارد. به لحاظ عددی با تغییر عدد فرود جریان از 4.44 به 6.42 به طور کلی و متوسط برای کلیه حالات پرتاب کننده، مقدار نسبت طول طی شده حد بالایی و پایینی به ترتیب 72.5 و 77.7 درصد افزایش یافته است.

روند تشدیدی کاهش سطح دریاچه ارومیه موجب پایین آمدن کیفیت آب، لب شور و غیرقابل برداشت شدن آن در چاه های حاشیه دریاچه شده است. از این نظر، تحقیق حاضر با هدف بررسی تغییرات شوری سطح آب زیرزمینی دشت ارومیه در سه دوره زمانی انجام شد. برای ارزیابی شوری آب زیرزمینی، داده های مربوط به تعداد 57 چاه در سه مقطع زمانی 1380، 1384 و 1387 بررسی و با استفاده از روش کریجینگ معمولی در محیط GIS و نرم افزارهای GS+ و ARCVIEW8 نقشه های تغییرات شوری آب زیرزمینی دشت تهیه شد. نتایج به دست آمده نشان داد نیم تغییر نمای تجربی با مدل کروی، شعاع تاثیر 26860 متر و خطای برآورد 0.288 دسی زیمنس بر متر برای برآورد شوری آب زیر زمینی دشت مناسب تر است. ضریب همبستگی برای مدل برازش یافته برابر 0.999 بدست آمد. بر اساس نقشه های شوری آب زیرزمینی تهیه شده، مساحت اراضی با شوری آب زیرزمینی بیش از 2 دسی زیمنس بر متر در سال 1380 برابر 1924 هکتار بود که در سال 1387 به 8331 هکتار رسیده است. همچنین طی این سال ها، مساحت اراضی با شوری آب زیرزمینی کمتر از 1 دسی زیمنس بر متر معادل 14675 هکتار کاهش یافته است. مقادیر بیشینه شوری مشاهده شده نیز از 1.91 دسی زیمنس بر متر در سال 1380 به 5.8 دسی زیمنس بر متر در سال 1387 افزایش یافته است.

بهسازی خاک های شور و سدیمی و امکان استفاده از بهسازهای شیمیایی برای اصلاح این خاک ها از چالش های مهم مربوط به حفاظت منابع آب و خاک در مناطق خشک و نیمه خشک است. مفهوم «کشاورزی دقیق» راهکارهای سنتی موجود در برخی از شاخه های علوم کشاورزی را که مبتنی بر آزمون و خطا می باشند به دلیل هزینه زیاد، زمان بر بودن و عدم دستیابی به نتایج قطعی آن هم پس از یک دوره انتظار، با چالش جدی روبرو نموده است. به همین دلیل پژوهشگران راهکار واسطه، «پژوهش های تطبیقی» را مطرح کرده اند. پژوهش هایی که یک بار در سطح ملی، منطقه ای و یا جهانی با موفقیت آزمون شده و تنها نیازمند تعدیل ضرایب محیطی می باشند هر چند سال های اخیر نوید بخش انجام طرح های «جامع پژوهشی» برای پاسخ دادن به چند سوال مشخص می باشند، لیکن هم زمان دیگر شرایط لازم را برای دست یابی به نتیجه مطلوب از نظر دور نمی دارند. در پژوهش های مرتبط با علوم خاک و آب در کشاورزی، آنگاه که گیاه نیز در سیستم مورد مطالعه وجود داشته باشد، وضعیت پیچیدگی مضاعفی خواهد داشت. در ارتباط با اهداف این مقاله می توان گفت که به جز معدودی پژوهش های میدانی مستند که به منظور بررسی اثرات کاربرد مواد شیمیایی در اصلاح خاک ها (سدیم زدایی) مورد نظر بوده، تحقیقات مورد نیاز یا انجام نشده و یا به نتایج جانبی حاصله از جمله برقراری توازن یونی، رفع محدودیت دسترسی به برخی عناصر تعذیه ای، بهبود ویژگی های فیزیکی خاک بخصوص افزایش نفوذپذیری و ساختمان خاک توجهی نشده است. مورد اخیر مرتبط با بی توجهی به مکانیسم های فیزیکی و به طور عمده شیمیایی اثرات کار برد مواد شیمیایی بهساز در اصلاح و بهره وری از خاک های «مساله دار» کشور می باشد.

مدیریت حفاظت و قرق رویشگاه های جنگلی می تواند به بهبود ویژگی های کیفی اکوسیستمی مانند توالی پوشش گیاهی، خصوصیات خاک و تجدید حیات کمک کند. آنزیم های خاک شاخص فعالیت زیستی خاک محسوب شده و برای ارزیابی کیفیت و حاصلخیزی خاک به کار می روند. کارهای اندکی درخصوص اثرات مدیریت بر فعالیت زیستی خاک در اکوسیستم های جنگلی انجام شده است. هدف از این پژوهش، بررسی تغییرات فصلی فعالیت آنزیم های آلکالین و اسید فسفاتاز، دهیدروژناز و اوره آز در یک رویشگاه قرق شده در زیر و بیرون تاج پوشش گونه ارس (Juniperus excelsa) و مقایسه آن با همین شرایط در خارج از قرق بود. به همین منظور، نمونه های مورد نیاز خاک در فصل های بهار و پاییز جمع آوری شدند. فراوانی بیشتر آنزیم های خاک در پاییز نشان دادند که تحت تاثیر فصل، تغییر می کنند. فعالیت همه آنزیم های بررسی شده در خاک در زیر تاج پوشش در هر دو رویشگاه بیشتر از بیرون تاج بود که می تواند انعکاس دهنده فعالیت جامعه میکروبی مرتبط باشد. نتایج نشان داد که فعالیت آنزیم های خاک بر اثر قرق افزایش می یابد. این افزایش منجر به عملکرد بهتر فرآیندهای مربوط به تجزیه مواد آلی و چرخه های غذایی می گردد.

فلزات سنگین از مهم ترین آلاینده های خاک و محیط زیست می باشند. در سال های اخیر محققان زیادی جذب فلزات سنگین توسط جلبک ها، قارچ ها، باکتری ها و گیاهان مورد بررسی قرار دادند. گیاه پالایی یکی از شیوه های مناسب برای پالایش خاک از فلزات سنگین است. بعد از عملیات آماده سازی خاک های آلوده بذرهای گیاهان قدومه کوهی (Arabis arenosa) و گیاه تاج خروس وحشی (Amaranthus retroflexus) و گیاه علف مرغ (Agropyron repens) در گلدان های 10 کیلوگرمی کشت گردید. پس از برداشت و خشک کردن در آون با دمای 85 درجه سانتی گراد به مدت 48 ساعت به ترتیب با روش های اکسیداسیون تر و هضم با اسید نیتریک عصاره گیری و با دستگاه های جذب اتمی و کوره گرافیتی اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که غلظت سرب و کادمیم در خاک در ریشه بیش از ساقه و برگ بوده و همچنین غلظت سرب در اندام های زیرزمینی و روی در اندام های هوایی بالاتر بوده است. نتایج به دست آمده بالاترین غلظت روی را در اندام هوایی گیاه علف مرغ به میزان 262.65 mg/Kg و بیشترین غلظت سرب را در اندام های زیرزمینی گیاه تاج خروس وحشی به میزان 71.25 mg/Kg از خاک نشان داد.

تخمین صحیح ویژگی های فیزیکی خاک برای مدیریت منابع آب و خاک اهمیت زیادی دارند. برآورد دقیق ویژگی های خاک مستلزم صرف زمان و هزینه زیادی می باشد. بنابراین، روش های زمین آماری به عنوان راه حلی مناسب در تخمین محل های نمونه برداری نشده مورد استفاده قرار می گیرند. به منظور بررسی تغییر پذیری برخی ویژگی های فیزیکی خاک در منطقه دره ویسه، تعداد 78 نمونه از عمق 30-0 سانتی متری جمع آوری و به آزمایشگاه انتقال یافت.پارامترهای اندازه گیری شده شامل درصد رس، درصد سیلت، درصد شن و وزن مخصوص ظاهری خاک بود. پس از نرمال کردن داده ها اقدام به ترسیم واریوگرام گردید. برای درون یابی پارامترها، روش های کریجینگ، روش عکس فاصله وزن دار و روش توابع پایه شعاعی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای ارزیابی روش ها، از دو پارامتر آماری، میانگین مطلق خطا (MAE) و میانگین اریب خطا (MBE) استفاده شد. نتایج نشان داد که در منطقه مورد مطالعه برای پارامترهای سیلت، شن و وزن مخصوص ظاهری خاک از بین روش های مختف، روش کریجینگ و برای پارامتر رس، روش توابع پایه شعاعی از دقت بیشتری برخوردار است.

حفاظت از کیفیت منابع آبی موجود در مناطق خشک و نیمه خشک اهمیتی فراوان دارد. به همین دلیل استفاده از سامانه نیزارهای مصنوعی برای پالایش فاضلاب های شهری، صنعتی و کشاورزی توجه زیادی را در تمام نقاط جهان به خود جلب کرده است. این امر از غنی شدن منابع آبی به مواد غذایی بر اثر تخلیه مستقیم فاضلاب ها به این منابع جلوگیری می کند. با توجه به رشد گیاهان آبزی به صورت طبیعی در زهکش های روباز کشاورزی، هدف از انجام این پژوهش بررسی نقش این زهکش ها به عنوان سامانه های نیزار طبیعی در کاهش نیترو ن و فسفر از زهاب ها بود. در این تحقیق، ابتدا در پژوهشی در مقیاس آزمایشگاهی راندمان حذف نیتروژن و فسفر (در سه تکرار و در سطح غلظت 30 و 10 میلی گرم در لیتر) و در چهار زمان ماند 0.75، 1.5، 3.5 و 7 روزه در سامانه های حاوی دو گونه گیاهی نی فراگمتیس (Phragmites australis) و لوئی (Typha latifolia) در مقایسه با سامانه شاهد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بخش نشان داد که سامانه حاوی گیاه نی با میانگین 46.9، 48.3، 27.9 و 22.6 درصد در مورد NO3-N، TKN، PO4-P و TP بیشترین راندمان حذف را نشان داد. در مرحله دوم تحقیق که در یک بررسی میدانی در بازه ای به طول 1000 متر از مسیر زهکش روباز (به فواصل 200 متری) انجام شد، غلظت نیتروژن و فسفر در مسیر زهکش اندازه گیری شد. نتایج بدست آمده نشان داد که غلظت این آلاینده ها در مسیر زهکش بطور چشمگیری کاهش می یابد. بطوری که غلظت کل نیتروژن از ابتدای مسیر تا انتها، از 17.6 به 8.8 و کل فسفر از 1.73 به 0.85 میلی گرم در لیتر رسید.

بخش وسیعی از کشور پهناور ایران به دلیل واقع شدن در منطقه خشک و نیمه خشک، با کمبود آب رو به رو است. در این مناطق، نه تنها منابع آب محدودترند، بلکه عوامل جوی موثر بر تبخیر با شدت بیشتری اعمال می شوند. هدف از این پژوهش، شبیه سازی تبخیر غیرماندگار از سطح خاک بدون پوشش، با استفاده از مدل پارامتریک پیشنهادی Zarei و همکاران (2009)، در شرایط متغیر رطوبتی بود. شرایط رطوبتی شامل حضور یا عدم حضور زهکش، وجود لایه غیر قابل نفوذ و سطوح مختلف ایستابی در اعماق 75، 100، 120، 150 و 200 سانتی متر بودند. بدین منظور، لایسیمترهایی از خاک با این ویژگی ها تهیه شدند و مقدار تبخیر به روش وزنی سه بار در روز در آنها اندازه گیری شد. سپس، مقدار تبخیر با استفاده از مدل پارامتریک پیشنهادی Zarei و همکاران، به صورت تابعی از افت سطح ایستابی برآورد شد. ارزیابی مدل نشان داد که بیشترین (98.8) و کمترین (84.8) کارایی، به ترتیب مربوط به سطوح ایستابی 150 و 75 سانتی متر است. نتایج نشان داد که همبستگی مناسبی میان پیش بینی های نظری با اندازه گیری ها وجود دارد، لیکن نتایج حاصل از مدل اندکی کمتر از مقادیر واقعی است. کم برآوردی مدل را می توان به تبخیر ناشی از حرکت رو به بالای آب به صورت بخار، به هم خوردن ساختمان خاک در اثر کوبیدن آن و خطای اندازه گیری با ترازو نسبت داد.