حفاظت منابع آب و خاک
سال:1393 | دوره:3 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

توسعه سیستم های آبیاری تحت فشار از دیدگاه مدیریت بهینه منابع آب بسیار مهم می باشد. هدف از این پژوهش بررسی اثرات توسعه سیستم های آبیاری تحت فشار بر پایداری کشاورزی دشت ورامین و اثر مشوق های دولتی بر توسعه این سیستم ها بود. بدین منظور با استفاده از روش پویایی سیستم که قابلیت مناسبی در مدل سازی محیط های پیچیده دارد، مدل مدیریت یکپارچه منابع آب دشت ورامین با لحاظ جنبه های اقتصادی و زیست محیطی تدوین شد. نتایج نشان داد که توسعه بدون برنامه سیستم های آبیاری تحت فشار نه تنها باعث صرفه جویی در مصرف آب نمی شود، بلکه منجر به تخریب آبخوان های زیرزمینی کشور می شود. نتایج همچنین نشان داد که در صورت استفاده از منابع آب سطحی، توسعه سیستم های آبیاری بارانی اگر با افزایش سطح کشت همراه نباشد باعث افزایش درآمدهای ملی و کاهش افت آب های زیرزمینی خواهد شد. در غیر این صورت اگر کشاورزان اقدام به افزایش سطح کشت نمایند دولت با کمک مالی به کشاورزان به نابودی منابع آب زیرزمینی کشور کمک کرده است. در صورت توسعه سیستم های آبیاری تحت فشار در اراضی که از آب زیرزمینی استفاده می کنند، در هر دو شرایط بدون افزایش سطح کشت و با افزایش سطح کشت (20 درصد افزایش سطح کشت) وضعیت کمی آب زیرزمینی بهبود خواهد یافت، هر چند بهبود در شرایط افزایش کشت جزئی می باشد. بنابراین ارائه تسهیلات توسعه سیستم های آبیاری بارانی تنها به شرط حفظ سطح کشت و کاهش مصرف آب به پایداری کشاورزی کشور کمک می کند. برای دستیابی به کشاورزی پایدار پیشنهاد می شود که دادن تسهیلات به کشاورزان اولویت بندی شود. به این صورت که دادن تسهیلات به بهره برداران آبهای زیرزمینی برای توسعه آبیاری تحت فشار در اولویت اول، توسعه سیستم های آبیاری خرد (تیپ و قطره ای) به علت اینکه دارای کمترین تبخیر از سطح خاک می باشند در اولویت دوم و سیستم های آبیاری سطحی مکانیزه و سیستم های آبیاری بارانی نوین مانند LESA که تبخیر و بادبردگی در آنها حذف شده در اولویت سوم قرار گیرد.

بیشترین مقدار آب کشور در بخش کشاورزی مصرف می شود. بنابراین استفاده بهینه از آب در این بخش، به میزان قابل توجهی در حفاظت منابع آب و استفاده حداکثری از آب موجود موثر است. در بسیاری از مناطق، سدهای ذخیره ای وظیفه تامین آب کشاورزی پایین دست خود را بر عهده دارند. بهره برداری بهینه از مخازن یکی از مهم ترین بخش های مدیریت منابع آب سطحی بوده و روش های بهینه سازی گوناگونی در این زمینه استفاده شده اند، که پرکاربردترین آنها روش های فراکاوشی می باشند. در این پژوهش الگوریتم کرم شب تاب (FA) به عنوان روشی نوین برای تعیین سیاست های بهینه بهره برداری از مخزن بازفت، به کار گرفته شده است. مدل سازی بهره برداری از مخزن سد بازفت برای یک بازه 120 ماهه مربوط به سال های آبی 66-65 تا 75-74 صورت گرفت. تابع هدف در نظر گرفته شده به صورت کمینه کردن مجموع مجذور نسبت تفاضل مقدار نیاز و مقدار رهاسازی شده از مخزن، به بیشینه نیاز طی دوره بهره برداری تعریف گردید. عملکرد الگوریتم FA با الگوریتم ژنتیک (GA) و بهینه سازی مجموعه ذرات (PSO) که روش های بهینه سازی متداول و شاخصی می باشند، مقایسه و ارزیابی شد. نتایج حاکی از عملکرد بهتر FA نسبت به دو روش دیگر بود، به گونه ای که مقدار متوسط تابع هدف حاصل از FA برابر 0.408 متوسط تابع هدف برای GA و PSO به ترتیب برابر 0.618 و 0.913 به دست آمد. افزون بر مقدار مناسب تابع هدف، FA مقدار کمبودهای کمتر و خفیف تری نسبت به GA و PSO ایجاده کرده است.

بررسی اثرات متقابل شوری و عناصر غذایی اهمیتی فراوان در مدیریت بهینه منابع آب و خاک در مناطق خشک و نیمه خشک دارد. هدف از این پژوهش، مدل سازی واکنش گیاه کلزا (Brassica napus L.) به شوری به هنگام وجود کمبود نیتروژن بود. بدین منظور، مدل های مبنایی باروری خاک شامل لیبیگ- اسپرنگل (LS) و میچرلیخ- بال (MB) که تنها برای پاسخ گیاه به یک عامل محدودکننده غذایی پیشنهاد شده اند، به گونه ای اشتقاق یافتند که بتوان از آنها برای تنش های توأمان شوری و کمبود ازت استفاده کرد. به منظور دستیابی به داده های مورد نیاز و آزمون مدل های پیشنهادی، آزمایشی پنج سطح شوری آب آبیاری شامل آب غیرشور، 3، 6، 9 و 12 دسی زیمنس بر متر و چهار سطح کود ازتی شامل 0، 75، 150 و 300 میلی گرم ازت در کیلوگرم خاک در سه تکرار انجام شد. نتایج حاصل از خروجی مدل ها با استفاده از آماره های خطای بیشینه (ME)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تبیین (CD)، کارآیی مدل (EF) و ضریب خطای تجمعی (CRM) با یکدیگر مقایسه شدند. تجزیه و تحلیل این آماره ها نشان داد که مدل پیشنهادی LS برای برآورد عملکرد نسبی دانه در سطوح نیتروژن خاک نسبت به سایر مدل ها مناسب تر است. حال آنکه مدل پیشنهادی MB در سطوح شوری آب آبیاری و ترکیب سطوح شوری و نیتروژن توانست نسبت به دیگر مدل ها برآوردی بهتر ارائه دهد. بدین ترتیب می توان نتیجه گرفت که مدل های پیشنهادی با دقتی مناسب قادر به پیش بینی اثرات متقابل شوری و کمبود نیتروژن می باشند.

مدیریت کیفیت آب، از عناصر مهم برای نگهداشت سامانه های پایدار آبیاری است. با بررسی شاخص- محور کیفیت آب می توان از طریق ترسیم روند تغییرات زمانی و مکانی، دامنه دست یابی به اهداف را تعیین کرد. در این پژوهش، با بهره گیری از مدل CCME-WQI و انتخاب پارامترهای 30 گانه با ماهیت های مختلف فیزیکوشیمیایی، بیولوژیک، عناصر غذایی و فلزات سنگین، کیفیت آب رودخانه دره رود واقع در منطقه مغان ارزیابی شد. هدف از این ارزیابی، تعیین کلاس کیفیت آب رودخانه برای مصارف آبیاری بود. نمونه برداری ها از آب رودخانه از چهار ایستگاه مطالعاتی با دو دوره برداشت متناسب با شرایط تر و خشک هیدرولوژیک انجام و آزمایش های لازم بر روی آنها انجام شد. سپس، حدود هدف گذاری شده توسط محققین همراه با اطلاعات اندازه گیری شده، در مدل وارد گردیدند. آنگاه، سه فاکتور «محدوده هدفگذاری شده»، «فراوانی» و «دامنه انحراف از حدود هدفگذاری شده» محاسبه و نتایج داده ها نرمال سازی شدند. نتایج نشان داد که تناسب کیفی آب رودخانه در دوره های کم آبی و پرآبی با رویکرد کاربری آبیاری در محدوده کلاس B (به ترتیب در کلاس های خوب و خوب متمایل به متوسط) قرار می گیرد. در نهایت، خروجی حاصل از این مدل به عنوان یک ابزار تشخیصی پشتیبان، ایجاب می نماید که اقدامات مدیریتی بهبود (BMPs) در دامنه ای از 12 تا 18 درصد،ْ برای ارتقای سطح کیفی و تبیین برنامه های تعدیل موثر جهت تصمیم گیری های پایدار-مدار آتی، در نظر گرفته شود.

استفاده از روش های آبیاری تحت فشار یکی از موثرترین راه های حفاظت از منابع آب به شمار می آید. گرفتگی قطره چکان ها از مهم ترین مشکلات بهره برداری در سیستم های آبیاری قطره ای محسوب می گردد که باعث کاهش یکنواختی پخش و بازده آبیاری در این سیستم ها می شود. بررسی عملکرد عدم گرفتگی قطره چکان ها و تعیین آستانه گرفتگی آنها، نخستین و مهم ترین گام در طراحی بهینه سیستم تصفیه آب آبیاری است. هدف از این پژوهش، بررسی عملکرد عدم گرفتگی فیزیکی سه نوع قطره چکان تنظیم کننده فشار میکروفلاپر، کرونا و ادن در مقیاس آزمایشگاهی بود. بدین منظور، با ساخت مدل فیزیکی سیستم آبیاری قطره ای و مخلوط کردن ذرات شن با اندازه ها و غلظت های مختلف در آب آبیاری، مقدار دبی قطره چکان ها در هشت فاز مختلف اندازه گیری شد. سپس، شاخص های دبی میانگین، نرخ گرفتگی و ضریب یکنواختی برای هر سه نوع قطره چکان در فازهای مختلف آزمون، محاسبه شد. نتایج نشان داد که قطره چکان های کرونا و ادن به ترتیب با دارا بودن نرخ گرفتگی 12 و 37 درصد بهترین و بدترین عملکرد عدم گرفتگی را دارا هستند. نتایج همچنین نشان داد که ضریب یکنواختی قطره چکان کرونا در همه ی فازهای آزمایش بیش از 95 درصد می باشد. بر اساس نتایج حاصل از تحقیق حاضر، قطره چکان کرونا بهترین عملکرد مقاومت به گرفتگی فیزیکی را دارا بوده و برای استفاده در مزارع و باغات توصیه می شود.

فرسایش خاک از چالش های مهم در حفاظت بهینه از منابع آب و خاک است. پوشش سطح زمین، بر فرآیندهای تولید رواناب و هدررفت خاک موثر است. امروزه مواد افزودنی و اصلاح کننده متنوعی با هدف حفظ آب و خاک در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد. با وجود این، نقش مواد اصلاحی آلی قابل دسترس و دوستدار محیط زیست کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بر همین پایه، در این پژوهش به بررسی تاثیر کاربرد کاه و کلش برنج با مقدار نیم کیلوگرم در مترمربع در مقیاس کرت و در سه تکرار با شیب 20 درصد بر مقدار رواناب و هدررفت خاک با استفاده از شبیه ساز باران روی خاک لومی رسی شنی پرداخته شد. پس از پخش کردن کاه و کلش در سطح خاک، کرت ها به مدت 15 دقیقه تحت بارش 50 و 90 میلی متر بر ساعت قرار داده شدند. نتایج نشان داد که اثر تیمارها در دو شدت 50 و 90 میلی متر بر ساعت بر کاهش حجم رواناب و در مقایسه با کرت شاهد به ترتیب در حدود 90 و 96 درصد بود و مقدار هدررفت خاک در هر دو شدت را کاملا متوقف نمود. همه اختلافات در سطح احتمال یک درصد معنی دار ارزیابی شد.