آبیاری و زهکشی ایران
سال:1400 | دوره:15 | شماره:3 |تعداد مقالات:20

پارامتر هدایت الکتریکی رابطه مستقیمی با میزان شوری در آب داشته و روند تغییرات آن بیانگر روند تغییرات شوری منابع آب می باشد. در مورد منابع آب ایران، این نگرانی وجود دارد که به علت تغییر اقلیم و خشک سالی های اخیر و همچنین افزایش مصارف آب نسبت به گذشته، کیفیت این منابع از نظر شوری از روندی رو به رشد برخوردار باشند. از این رو در این مطالعه، از آزمون تحلیل روند من کندال با حذف اثر پس زمینه ای (نویز) دبی، که یک روش مستند در تحلیل روند بر روی سری های زمانی فاقد توزیع آماری خاص می باشد، به منظور یافتن روند تغییرات زمانی پارامتر هدایت الکتریکی (EC) در 20 ایستگاه هیدرومتری واقع بر رودخانه های مختلف ایران استفاده شد. در انتخاب ایستگاه های هیدرومتری، شاخص اقلیمی، هیدرولوژیکی، کاربری اراضی و شرایط جغرافیایی مختلف بعنوان فاکتورهای موثر مد نظر بوده است. نتایج انجام این آزمون دید شفاف و قابل استناد تری نسبت به وضعیت روند شوری حاصل می سازد. این نتایج حاکی از وجود روند افزایشی شوری ایستگاه های نوذرآباد-رودخانه نکارود (با شیب 65 میکروزیمنس بر سانتی متر در سال)، مراوه تپه-رودخانه اترک (با شیب 64 میکروزیمنس بر سانتی متر در سال)، اهواز-رودخانه کارون (با شیب 31 میکروزیمنس بر سانتی متر در سال)، مشیران-رودخانه دره رود (با شیب 26 میکروزیمنس بر سانتی متر در سال)، سامیان-رودخانه قره سو (با شیب 23 میکروزیمنس بر سانتی متر در سال)، و دوآب نوسرد-رودخانه سیروان (با شیب 5 میکروزیمنس بر سانتی متر در سال) بوده است که معادل 30 درصد از ایستگاه های منتخب می باشد. از جمله راهکارهای کنترل و کاهش این روند رعایت حقابه رودخانه ها و تالاب ها، تعادل بخشی و کاهش برداشت از منابع آب زیرزمینی، اجرای طرح های آبخیزداری، مدیریت زهابها و جلوگیری از توسعه کشاورزی می باشد.

پله ها در سرریز پلکانی با ایجاد یک بستر زبر مصنوعی، انرژی جریان را بیش از انواع دیگر سرریزها مستهلک می کنند. با افزایش زبری، انرژی جریان عبوری از روی سرریز به صورت یکنواخت و پیوسته پراکنده می شود. هدف از تحقیق حاضر، بررسی افزودن المان-هایی بر روی پله ها و تأثیر آن بر تغییرات الگوی جریان، نقطه شروع هوادهی، میزان استهلاک انرژی و ضریب زبری دارسی می باشد. آزمایشات بر روی مدل فیزیکی سرریز پلکانی و با الحاق المان هایی بر روی پله در آرایش های مختلف و به صورت پیوسته و همراه با شکاف انجام گردید و نتایج با سرریز پلکانی ساده مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ایجاد مانع بر روی پله ها باعث ایجاد برخی تلاطم و نوسانات بر روی سطح جریان در مرکز و کناره های پله می شود. این امر باعث اختلاط بیشتر آب و هوا و انتقال محل نقطه شروع هوادهی به بالادست سرریز پلکانی می شود. رژیم جریان انتقالی و غیر ریزشی بر روی مدل های سرریز پلکانی همراه با مانع در دبی های پایین تری نسبت به سرریز پلکانی ساده اتفاق می افتد. تغییر رژیم جریان بر روی سرریز پلکانی همراه با مانع شکافدار دیر تر از حالت پیوسته روی می دهد. همچنین موانع روی پله تأثیری بر روی میزان استهلاک انرژی جریان و ضریب زبری ندارند ولی با ایجاد شکاف بر روی موانع عملکرد آن ها بهتر شده و میزان استهلاک انرژی و ضریب زبری دارسی به طور متوسط به ترتیب 33/7 و 8 درصد نسبت به سرریز پلکانی ساده افزایش می یابد.

با افزایش جمعیت و فشار بر منابع آب و خاک، اهمیت توسعه کشاورزی و پارامترهای تاثیر گذار در این زمینه بیش از پیش گردیده است. یکی از این پارامترها، تبخیر-تعرق گیاه مرجع جهت برنامه ریزی آبیاری است که تخمین دقیق آن می تواند نقشی مهم در افزایش بهره وری آب ایفا نماید. روش های مختلفی جهت تخمین تبخیر-تعرق گیاه مرجع وجود دارد که در این تحقیق، روش های تجربی در سه دسته کلی مبتنی بر دما، تابش و انتقال جرم و نیز پنج مدل مختلف روش والیانتزاس از طریق مقایسه با روش فائو-پنمن-مانتیث به عنوان روش مرجع، ارزیابی شدند. برای این هدف، از داده های هواشناسی 10 ایستگاه سینوپتیک استان مازندران در یک دوره 15 ساله (2004-2018) استفاده شد. نتایج نشان داد که که از میان روش های تجربی مبتنی بر دما، روش هارگریوز-سامانی در شش ایستگاه، روش تراجکویک در دو ایستگاه و نیز روش بلانی-کریدل در یک ایستگاه بهترین عملکرد را داشتند. از بین روش های تجربی مبتنی بر تابش، روش جنسن-هیز در هفت ایستگاه و روش آبتیو در سه ایستگاه بهترین عملکرد را ارائه دادند. نتایج حاکی از تخمین کم تر تبخیر-تعرق گیاه مرجع توسط هر سه روش تجربی مبتنی بر انتقال جرم نسبت به روش مرجع فائو-پنمن-مانتیث بود. در هر 10 ایستگاه مورد بررسی، روش ترابرت نسبت به روش های WMO و ماهرینگر دقیق تر عمل کرده و به روش مرجع فائو-پنمن-مانتیث نزدیک تر بود. تمامی 5 مدل مختلف روش والیانتزاس در مقایسه با روش مرجع فائو-پنمن-مانتیث دارای کم برآوردی بودند. مدل والیانتزاس 4 در شش ایستگاه، مدل های والیانتزاس 5 و 2 نیز هر کدام در دو ایستگاه بهترین عملکرد را ارائه نمودند.

نفوذ یک فرآیند کلیدی است که در برنامه ریزی، طراحی، مدیریت و بهینه سازی سیستم های آبیاری مورد استفاده قرار می گیرد؛ بنابراین انتخاب یک مدل نفوذ مناسب در بهینه سازی مصرف آب در کشاورزی و بررسی چرخه آب در مقیاس کوچک و بزرگ ضروری است. هدف از این پژوهش بررسی تغییرات ضرایب معادلات نفوذ کاستیاکف، کاستیاکف-لوییس و هورتن نسبت به تغییر هم زمان رطوبت اولیه و چگالی ظاهری خاک و تأثیر آن بر عملکرد معادلات نفوذ در خاک های مختلف بود. به منظور بیان تأثیر حساسیت ضرایب معادلات نفوذ بر کارایی آن معادلات در رطوبت ها و چگالی های مختلف، ابتدا ضرایب معادلات برای همه داده های نفوذ محاسبه (مرحله برازش) و در مرحله بعد در یک رطوبت و چگالی مشخص برای هر خاک محاسبه و برای رطوبت ها و چگالی های دیگر مورد استفاده قرار گرفت (مرحله ارزیابی). برای این منظور داده های نفوذ تجمعی در هشت بافت خاک، سه چگالی ظاهری شامل 3/1، 4/1 و 5/1 گرم بر سانتیمترمکعب و پنج سطح رطوبت حجمی 1/0، 15/0، 2/0، 25/0 و 3/0 با استفاده از HYDRUS-1D تهیه گردید. بر اساس نتایج حساسیت ضرایب معادلات نفوذ نسبت به تغییرات رطوبت و چگالی ظاهری از زیاد به کم به ترتیب ضریب معادله کاستیاکف (ak)، ضریب معادله کاستیاکف-لوئیس (akl)، توان معادله کاستیاکف (bk)، ضریب معادله هورتن (bh) و توان معادله کاستیاکف-لوئیس (bkl) به دست آمد. میانگین افزایش RMSE معادله کاستیاکف، کاستیاکف-لوییس و هورتن در مرحله ارزیابی به ترتیب 25/3، 34 و 8/2 برابر مرحله برازش به دست آمد؛ بنابراین کمترین حساسیت در عملکرد معادله هورتن و بیشترین حساسیت در معادله کاستیاکف-لوئیس رخ داده است.

سرریزهای جانبی یکی از مهمترین سازه های حفاظتی در بالادست سازه های نظیر سیفون معکوس و زیر گذر جاده ها در شبکه های آبیاری و زهکشی هستند. همچنین این سازه به عنوان سرریز انتهایی برای تخلیه آب مازاد ناشی از بهره برداری غیر صحیح آبگیرهای بالادست در انتهای کانال های اصلی قرار می گیرد. این سازه برای برداشت مقدار معینی آب از رودخانه یا کانال بطور پیوسته و بصورت ثقلی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. مقاطع دایره ای به جهت تکنولوژی ساخت لوله های GRP به قطرهای زیاد حتی بیشتر از 4 متر دارای کاربردهای زیادی در صنعت آبرسانی هستند و به جهت هزینه کم نسبت به مقاطع معمول که نیاز به خاکریزی و متراکم کردن خاک دارند، دارای اولویت هستند. در این تحقیق با استفاده از داده های آزمایشگاهی و حل عددی در حالت جریان بصورت آزاد در لوله روابطه جدیدی بر اساس عمق بحرانی جریان بالادست برای تعیین ظرفیت تخلیه سرریز های جانبی در کانال های دایره ای (لوله) در حالات بحرانی و فوق بحرانی ارائه شده است. این رابطه به پارامترهای موثر از قبیل P/y1، ارتفاع تاج سرریز به عمق جریان در ابتدای سرریز، ارتفاع جریان روی تاج سرریز به ارتفاع سرریز ((y1-p)/p) و عمق بحرانی جریان گذرنده روی تاج سرریز بستگی دارد.

شبیه سازی های زراعی-هیدرولوژیکی در معرض درجات مختلفی از عدم قطعیت قرار دارد. در این رابطه، تحلیل عدم قطعیت می تواند بینش مفیدی در خصوص درجه استحکام خروجی های مدل فراهم آورد. در این مطالعه، با تلفیق روش برآورد عدم قطعیت درست نمایی تعمیم یافته (GLUE) و گونه یکپارچه سازی شده الگوریتم بهینه سازی رفتار جمعی اجزا (UPSO) یک طرح تحلیل عدم قطعیت چندهدفه ترکیبی (GLUE-UPSO) مبتنی بر شبیه سازی های مهار شده مونت کارلو توسعه یافت. طرح توسعه یافته به منظور تحلیل عدم قطعیت مدل سازی زراعی-هیدرولوژیکی توزیعی با استفاده از مدل SWAP برای یک مزرعه نیشکر با زهکشی زیرزمینی، واقع در کشت و صنعت نیشکر شعیبیه، خوزستان مورد کاربرد قرار گرفت. نتایج این بررسی حاکی از غیریکتایی قوی اکثر پارامترهای واسنجی شده و اهمیت تحلیل عدم قطعیت شبیه سازی های مدل SWAP بود. وجود ضرایب همبستگی قوی بین پارامترهای واسنجی شده حاکی از اهمیت واسنجی مولفه های مختلف مدل به ازای داده های اندازه گیری شده معیار متنوع به صورت هم زمان بود. محدوده های عدم قطعیت پیش بینی 95 درصد اشتقاق یافته برای مولفه های هیدرولوژی (رطوبت خاک، نوسانات سطح ایستابی و جریان زه آب خروجی از زهکش زیرزمینی)، انتقال املاح (نیم رخ غلظت املاح آب خاک و شوری زه آب) و بیوفیزیکی مدل (شاخص سطح برگ، عملکرد نی و عملکرد ساکارز) به ترتیب، بین 67 تا 90، 23 تا 71 و 75 تا 100 درصد از کل داده های اندازه گیری شده (اعم از هردو مجموعه داده های واسنجی و صحت سنجی) را با r-factor بین 58/0 تا 34/1، 43/0 تا 07/1 و 70/0 تا 98/0 در بر گرفتند. نتایج این مطالعه، حاکی از سطح قابل قبول عدم قطعیت مدل و قابلیت روش تلفیقی توسعه یافته در واسنجی و کمی سازی عدم قطعیت مولفه های مختلف مدل به طور هم زمان بود.

کاهش تلفات آبیاری تبخیر سطحی با استفاده از لایه مالچ در سطح خاک می تواند کمک قابل توجهی در حفظ آب در شرایط کنونی که کشورمان دچار کمبود آب است، داشته باشد. در پژوهش حاضر، اثر سه نوع مالچ در کاهش تبخیر در سه خاک لوم شنی، لوم و لوم رسی بررسی شد. بدین منظور لایه سه سانتی متری از مالچ ها (لایه آبگریز، سنگریزه ریز و کود دامی) در سطح خاک قرار داده شده و اثر آن ها همراه با یک شاهد (بدون لایه مالچ) بر میزان تبخیر از لایسیمترهای کوچک در مزرعه ای در شهرستان یزد بررسی گردید. آزمایش ها به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تیمار و در سه تکرار اجرا شد. نتایج نشان دهنده کاهش معنی دار مقدار تبخیر در هر سه خاک دارای لایه سطحی مالچ بود. همچنین بیشترین میزان کاهش تبخیر در مالچ سنگریزه ریز نسبت به تیمار شاهد در خاک های لوم شنی، لوم و لوم رسی به ترتیب 8/59، 2/58 و 4/61 درصد بود. پس از مالچ سنگریزه ریز، کارایی مالچ کود دامی بیشتر از مالچ لایه آبگریز بود. اثر مالچ ها بر تغییرات شوری در عمق خاک متفاوت بود به طوری که در تیمار مالچ سنگریزه ریز و کود دامی کمترین مقدار شوری در سطح هر سه خاک مشاهده شد. مالچ آبگریز اثر کمتری در کاهش شوری خاک سطحی نسبت به دو مالچ دیگر داشت و مقدار بیشتری از نمک ها از عمق به سطح خاک انتقال یافته بودند.

پژوهش حاضر به تحلیل دینامیکی سیاست های مدیریت پایدار منابع آب مبتنی بر همبست منابع آب، غذا و انرژی با توجه به تغییرات تقاضای حاصل از رشد جمعیت و رشد اقتصادی در افق بیست ساله با استفاده از رویکرد پویایی سیستم پرداخته است. مدلسازی و شبیه-سازی اولیه مدل بر مبنای داده های استان خوزستان به عنوان یک کلان واحد ساختاری منابع آب-غذا-انرژی و با توجه به ادامه روند وضعیت موجود صورت گرفت. بر اساس نتایج تحلیل حساسیت مونت کارلو مدل، به توسعه سیاستگذاری پایداری منابع آب در قالب چهار دسته سیاست شامل: مدیریت تقاضای آب، مدیریت عرضه آب، مدیریت منابع غذا و مدیریت تقاضای منابع انرژی و نیز ترکیب سیاست ها در یک سیستم ایده آل پرداخته شد. در نتیجه شبیه سازی راه کارهای پیشنهادی، ترکیبی از سیاست مدیریت تقاضای آب و مدیریت منابع غذا به عنوان بهترین راه کار، انتخاب گردید. به طوری که با توسعه اراضی تحت پوشش شبکه آبیاری تحت فشار، بهبود 16 درصدی راندمان آبیاری و اصلاح 10 درصدی الگوی کشت و نیز کاهش 6 درصدی تلفات محصولات کشاورزی در مدیریت عرضه منابع غذایی و نیز کاهش 5 درصدی تقاضای غذا ناشی از تلفات غذایی مصرف و افزایش سالیانه 5 درصدی بهبود عملکرد محصولات به عنوان منتخب سیاست های مدیریت پایدار منابع آب می باشد.

سری زمانی هیدرولوژیک عاملی وابسته به زمان است که یافتن نحوه تغییرات و پیش بینی آن مهم ترین هدف تجزیه و تحلیل سری های زمانی می باشد. هدف این تحقیق بررسی همزمان خصوصیات سری زمانی و پیش پردازش آنها و پارامترهای مهم مدل برنامه ریزی بیان ژن جهت پیش-بینی های با دقت بالا در مراحل آموزش و صحت سنجی می باشد. در این پژوهش از سری های زمانی عمق آب زیرزمینی ایستگاه دشت چمچمال واقع در استان کرمانشاه با دوره زمانی 12 ساله و اقلیم کوهستانی و سری زمانی ماهانه دمای آلاسکا با دوره زمانی 50 ساله و اقلیم سرد و خشک استفاده شده است. برای مدل سازی سری های زمانی مذکور از نرم افزارGenexprotools5. 0 استفاده شده است. نتایج این تحقیق، نشان داد تناوبی بودن خصوصیات داده موجود در سری زمانی دما، سبب بروز نتایج همبستگی بالای 90% در مراحل مختلف آموزش و صحت سنجی گردید به طوریکه اثر پارامترهای مختلف بیان ژن کمتر از 10 درصد در بهبود نتایج می باشد. از سوی دیگر با بررسی سری-زمانی عمق آب زیرزمینی که فاقد خصوصیت تناوبی و دارای شکلACF نزولی است، نتایج پیش بینی مدل GEP با هر پارامتر تاثیرگذار بیان ژن، R بیش از 44% در مرحله صحت سنجی حاصل نشد. این بدان معنی است که پیش پردازش سری زمانی اثرگذاری بیشتری در نتایج پیش-بینی دارد. به طوریکه با حذف ترم تناوب نتایج پیش بینی در همه مراحل مدل سازی به طرز معنی داری کاهش می یابد. در این حالت بهترین R برای قسمت صحت سنجی50 درصد می باشد.

روش های مختلفی به منظور تخمین ضریب زبری مانینگ توسعه یافته است که از این بین روش معکوس کاربرد فراوانی دارد. این تحقیق با هدف تخمین معکوس ضریب زبری مانینگ و ضرایب نفوذ معادله کوستیاکف-لوئیس با استفاده از مدل WinSRFR در آبیاری جویچه ای و بررسی تغییرات آن ها در آبیاری های مختلف انجام شد. بدین منظور دو دبی ورودی (به طور متوسط 27/0 و 53/0 لیتر بر ثانیه)، دو دور آبیاری (5 و 10 روز)، دو مزرعه با بافت خاک متفاوت (E و F) و در سه واقعه آبیاری (اول تا سوم) و در سه تکرار در نظر گرفته شد. خطای مدل در تخمین زمان پیشروی، زمان پسروی و حجم آب نفوذ یافته با استفاده از شاخص های آماری خطای نسبی (RE)، ریشه دوم میانگین مجذور خطا (RMSE) و ریشه دوم میانگین مجذور خطای نرمال شده (NRMSE) بررسی شد. مقادیر این شاخص ها در تخمین زمان پیشروی در مزرعه E به ترتیب 44/0 درصد، 21/0 دقیقه و 11/1 درصد در مجموع هر سه رخداد آبیاری تعیین شد. همچنین مقادیر این شاخص ها به ترتیب 58/1 درصد، 25/5 دقیقه و 78/2 درصد در زمان پسروی و 59/0 درصد، 05/5 لیتر و 50/0 درصد در حجم آب نفوذ یافته به دست آمد. خطای تخمین زمان پیشروی و پسروی در مزرعه F کمتر بود که این نتایج دقت بسیار خوب روش تخمین معکوس را در تعیین ضریب زبری مانینگ نمایان کرد. نتایج همچنین نشان داد که در مزرعه E حداقل و حداکثر مقدار ضریب زبری مانینگ به ترتیب 017/0 و 34/0 و به طور متوسط 075/0 در مجموع هر سه رخداد آبیاری بود و در مزرعه F ضریب زبری مانینگ در هر سه رخداد آبیاری حداقل 015/0، حداکثر 09/0 و به طور متوسط 041/0 برآورد شد.

مدل AquaCrop یکی از مدل های گیاهی آب-محور است که به منظور شبیه سازی رشد گیاهان زراعی تحت مقادیر مختلف آب آبیاری بسط داده شده است. برای استفاده از این مدل لازم است واسنجی انجام شود و برای واسنجی، بایستی میزان حساسیت مدل نسبت به تغییرات پارامترهای ورودی تعیین شود. این پژوهش به منظور بررسی حساسیت مدل AquaCrop در شبیه سازی زیست توده گلرنگ نسبت به تغییرات پارامترهای رشد گیاهی بهره وری آب نرمال شده (WP*)، حداکثر ضریب تعرق گیاهی (KCTrx)، پوشش گیاهی اولیه (CCo)، ضریب رشد پوشش گیاهی (CGC) و ضریب کاهش پوشش گیاهی (CDC) با استفاده از روش باون انجام شد. در این پژوهش، از داده های برداشت شده از یک مزرعه تحقیقاتی در شهرستان کرمانشاه استفاده شد. این داده ها شامل آبیاری قطره ای سطحی در سه سطح (T1، T2 و T3 به ترتیب نشان دهنده تأمین 100، 66 و 33 درصد نیاز آبی)، آبیاری جویچه ای در دو سطح (T4: تأمین 100 درصد نیاز آبی، T5: اعمال 50 میلی متر آب آبیاری در یک نوبت در دوره گلدهی) و شرایط دیم (T6) بود. نتایج نشان داد که مدل AquaCrop نسبت به تغییرات پارامتر WP* بیشترین حساسیت را داشت. کمترین حساسیت نیز به پارامتر CDC اختصاص داشت. حساسیت این مدل نسبت به تغییرات پارامتر CDC منفی و برای سایر تیمارها مثبت بود. بنابراین افزایش مقدار CDC سبب کاهش زیست توده گلرنگ شد در حالی که افزایش سایر پارامترها سبب افزایش زیست توده گلرنگ شد. میزان حساسیت هر پارامتر به تیمار آبیاری وابسته بود. به طوری که افزایش مقدار آب آبیاری برای پارامترهای WP* و Kc سبب افزایش حساسیت شد.

با توجه به کمبود منابع آب در کشاورزی، بهبود مدیریت آبیاری مزارع سیب زمینی می تواند منجر به کاهش مصرف آب و افزایش بهره وری این محصول مهم شود. بدین منظور، لازم است اطلاع کافی و دقیقی از وضعیت میزان آب کاربردی و بهره وری آب در شرایط مدیریت زارعین وجود داشته باشد. از این رو، میزان آب کاربردی و بهره وری آب در شرایط مدیریت زارعین سه منطقه عمده تولید سیب زمینی در استان فارس بررسی شد. سه منطقه آباده، اقلید و خرمبید و سه سامانه آبیاری سطحی، بارانی و قطره ای بعنوان تیمارهای آزمایش در نظر گرفته شدند. برای مقایسه آماری نتایج بدست آمده از آزمون تی استفاده شد. همچنین همبستگی عوامل مختلف باهم، با تعیین ضریب همبستگی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق، نشان داد که تفاوت آب کاربردی، عملکرد و بهره وری آب در مناطق مختلف در سطح 5 درصد معنی دار نبود. متوسط مقدار عملکرد محصول و بهره وری آب بترتیب 6/43 تن در هکتار و 87/4 کیلوگرم بر مترمکعب بدست آمد. استفاده از سامانه-های آبیاری بارانی و قطره ای، باعث کاهش آب کاربردی به میزان 1100 مترمکعب در هکتار، افزایش محصول به میزان 5/10 تن در هکتار و افزایش بهره وری به میزان حدود 8/1 کیلوگرم بر متر مکعب شد، لیکن این تفاوت ها از نظر آماری در سطح 5 درصد معنی دار نبود. متوسط مقدار آب کاربردی در مزارع سیب زمینی معادل9420 مترمکعب در هکتار بوده که 3350 مترمکعب در هکتار از میانگین نیاز آبی ناخالص کمتر بود. اگر آبیاری فقط بر اساس تجربه کشاورز انجام و به برنامه ریزی آبیاری توجه نشود، ممکن است تفاوتی بین مصرف آب در سامانه-های مختلف آبیاری مشاهده نشود و آب داده شده کمتر از حد مورد نیاز باشد. بنابراین بایستی برای کاهش اثرات کم آبی، افزایش محصول و بهره وری آب، علاوه بر سامانه آبیاری، به برنامه ریزی آبیاری مزارع و تحویل حجمی آب توجه جدی شود.

خشکسالی و کم آبی در ایران یک واقعیت اقلیمی است و با توجه به روند روزافزون نیاز بخش های مختلف به آب، مشکل کم آبی در سال های آینده پایداری کشت برخی محصولات راهبردی با پیشران آب بالا را تهدید می کند. کشت برنج نیاز آبیاری بالایی دارد و نسبت به کم آبیاری حساس است، بنابراین، بهترین راهکار صرفه جویی در مصرف آب، بهبود بهره وری آن است. در مطالعه حاضر شاخص های بهره وری آب در تولید محصول برنج را برای چهار استان مهم تولید کننده این محصول شامل گیلان، مازندران، خوزستان و فارس مورد بررسی قرار داد. در این راستا، از داده های مقطعی سال زراعی 94-1393 طرح هزینه تولید برنج وزارت جهاد کشاورزی که به روش نمونه گیری خوشه ای از برنج-کاران هر استان جمع آوری شده، استفاده شد. نیاز آبی برنج در این استان ها از طریق سنجش از دور برآورد شد. نتایج شاخص عملکرد به ازاء واحد نیاز آبی نشان داد استان مازندران و گیلان به ترتیب با میانگین 99/0 و 88/0 کیلوگرم بر متر مکعب به ترتیب بیشترین مقدار بهره وری آب را دارا می باشند. استان های فارس و خوزستان نیز به ترتیب با میانگین 65/0 و 52/0 کیلوگرم بر متر مکعب در رتبه سوم و چهارم قرار دارند. نتایج شاخص سود خالص به ازای آب مصرفی نشان داد که استان گیلان و مازندران به ترتیب با میانگین 9310 و 6590 ریال بر متر مکعب بیشترین مقدار این شاخص را دارا می باشند. با توجه به نتایج مطالعه حاضر، توصیه می شود کشت برنج در استان های خوزستان و فارس به خصوص در سال های کم آب محدود شود.

بررسی وضعیت اکولوژیکی، هیدرولوژیکی و مطلوبیت زیستگاه جوامع آبزی، از عناصر کلیدی در مدیریت اکوسیستمی رودخانه است. در این راستا در پژوهش حاضر، تعیین حداقل جریان زیستمحیطی رودخانه لیقوان چای با استفاده از روش هیدرولوژیکی تنانت بر اساس اطلاعات هیدرولوژیکی و برآورد نیاز آبی مطلوب اکولوژیکی با کاربرد مدل شبیه سازی زیستگاه و نیز تحلیل هیدرومورفواکولوژیکی و مطلوبیت زیستگاهی گونه ماهی قزل آلای خال قرمز، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، شبیه سازی مزوزیستگاه بر مبنای منحنی های شاخص مطلوبیت زیستگاه با مطالعات میدانی و نمونه برداری پارامترهای هیدرولیکی (عمق، سرعت و شاخص بستر) و اکولوژیکی انجام گرفت و مطابق با آن یک روش طبقهبندی جدید رژیم جریان اکولوژیکی با توجه به شاخصهای اکوهیدرولیکی مطلوبیت زیستگاه (عمق آب، سرعت جریان و بستر)، در نظر گرفته شد. ابتدا با استفاده از نقشه توپوگرافی رودخانه لیقوان چای و نرم افزار ARC-GIS، هندسه مدل رودخانه و مقاطع عرضی، ایجاد شد. سپس شبیه سازی هیدرولیکی رودخانه با نرمافزار HEC-RAS انجام گرفت. در مرحله بعد شبیه سازی هیدرومورفواکولوژیکی و زیستگاهی در مدل MesoHABSIM، صورت گرفت. در این مدل اکوهیدرولیکی، رابطه بین هیدرولیک جریان و نیازهای زیستگاهی گونه ماهی قزل آلای خال قرمز با استفاده از مساحت قابل استفاده وزنی، برقرار گردیده و منحنی های دبی-مطلوبیت زیستگاه گونه شاخص در دبی های مختلف استخراج شد. با استخراج منحنی دبی-مطلوبیت زیستگاه، مطلوبیت رودخانه از لحاظ مقدار و موقعیت، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد سرعت جریان مطلوب اکولوژیکی در محدوده بین 0/27 تا 0/76 متر بر ثانیه و عمق آب اکولوژیکی در محدوده بین 0/3 تا 0/7 متر در فصول و بخش های مختلف رودخانه، بایستی برقرار باشد. بر اساس محاسبات، محدوده رژیم جریان اکولوژیکی مطلوب برای تأمین نیازهای زیستگاهی گونه قزل آلای خال قرمز در رودخانه مورد مطالعه، بین 0/27 تا 2/84 مترمکعب برثانیه به ترتیب در ماه های مهر و اردیبهشت، می باشد.

محدودیت منابع آب کشور و لزوم اعمال مدیریت بهتر اهمیت تعیین دقیق آب آبیاری محصولات زراعی و باغی را نشان می دهد. در مطالعه حاضر، با انجام مطالعات میدانی در مزارع گندم شهرستان های اهواز و دشت آزادگان در استان خوزستان، حجم آب آبیاری و بهره وری فیزیکی و اقتصادی گندم ارزیابی شد. بدین منظور حجم آب ورودی به مزرعه در هر نوبت آبیاری با استفاده از فلوم های WSC اندازهگیری و با توجه به تعداد نوبت های آبیاری، زمان هر نوبت آبیاری و سطح آبیاری شده، حجم آب آبیاری در طول فصل کشت گندم در سطح مزرعه تعیین شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد، میانگین حجم آب آبیاری مزارع انتخابی در شهرستان های اهواز و دشت آزادگان به ترتیب 4837 و 5605 مترمکعب در هکتار است. با توجه به عملکرد مزارع، متوسط بهره وری فیزیکی آب آبیاری در این دو شهرستان به ترتیب 06/1 و 89/0 کیلوگرم در مترمکعب به دست آمد. بهرهوری اقتصادی آب آبیاری برای شهرستان اهواز بصورت خالص 7456 و برای دشت آزادگان این مقدار 5377 ریال به ازای هر مترمکعب آب آبیاری محاسبه شد. نتایج نشان داد، در مزارعی که دارای پمپ شخصی هستند، با توجه به هزینه راهاندازی و بهرهبرداری از پمپ که باعث بیشتر شدن هزینه عملیات آبیاری نسبت به مزارع زیر شبکه شده است، تعداد دفعات آبیاری کمتر و با عمق بیشتر بوده حال آنکه بهرهوری فیزیکی و اقتصادی ناخالص و خالص به ترتیب 7/15، 5/28 و 6/67 درصد افزایش نشان داده است.

گرفتگی قطره چکان ها به وسیله ریشه گیاهان یکی از مشکلات استفاده از سیستم آبیاری قطره ای زیر سطحی در مناطق خشک در شرایط استرس آبی می باشد. اهداف این مطالعه بررسی اثر تزریق تری فلوراین در جلوگیری از انسداد قطره چکان ها در آبیاری قطره ای زیر سطحی و تاثیر این مواد بر خصوصیات ظاهری دو گونه چمن بود که در قالب طرح فاکتوریل با سه تکرار طی سال های 1391 تا 1392 انجام گرفت. تیمارهای آزمایش شامل سه غلظت تزریق علف کش تری فلوراین شامل صفر میلی گرم (C0)، 100 میلی گرم (C1) و 300 میلی گرم (C2) تری فلوراین خالص به ازای هر قطره چکان در سال و دو گونه چمن فستوکا (F) و برموداگراس (B) بود. نتایج نشان داد نفوذ ریشه به قطره چکان ها تحت تاثیر تزریق تری فلوراین بود، در تیمار شاهد(بدون تزریق تری فلوراین) برای 7% از قطره چکان ها گرفتگی کامل توسط ریشه مشاهده شد ولی در تیمارهای C1 و C2 این نوع گرفتگی مشاهده نشد. در گونه برموداگراس نسبت به فستوکا نفوذ ریشه و مشکل گرفتگی شدیدتر رخ داد. نتایج شاخص های هیدرولیکی پس از دو فصل رشد بیانگر این بود که تری فلوراین موجب جلوگیری از گرفتگی قطره چکان ها گردید. همچنین افزایش غلظت تری فلوراین تا 300 میلی گرم در سال به ازای هر قطره چکان تاثیری بر شاخص های ظاهری چمن نداشتند. اگرچه تزریق تری فلوراین بر کاهش گرفتگی موثر بود، با توجه به اهمیت حفظ محیط زیست توصیه می شود از لوله های دریپردار زیرسطحی مخصوص با سیستم حفاظتی ریشه در سیستم های آبیاری قطره ای زیر سطحی استفاده شود، تا برای جلوگیری از گرفتگی قطره چکان ها نیاز به استفاده از علف کش با غلظت زیاد نباشد.

این پژوهش با هدف ارزیابی اثرات شوری آب آبیاری در تعامل با سطوح مختلف نیاز آب آبیاری و نیتروژن بر صفات رشد گیاه و کارآیی مصرف آب اسفناج انجام شد. ترکیبی از پنج سطح شوری (یک، چهار، هفت، نه و 11 دسی زیمنس بر متر) با سه سطح نیاز آب آبیاری (75، 100 و 125 درصد) و چهار سطح نیتروژن از منبع اوره با خلوص 46 درصد (0، 100، 150 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم خاک) تحت شرایط کنترل شده گلخانه ای و در سه تکرار به عنوان فاکتورهای مورد مطالعه در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که شوری آب در ترکیب با کمبود آب و نیتروژن سبب کاهش معنی داری در سطح پنج درصد رشد گیاه شد. عملکرد در تیمارهای 75 و 125 درصد نیاز آب آبیاری به ترتیب 7/22 و 8/10 درصد کم تر از تیمار 100 درصد نیاز آب آبیاری بود. شوری در تیمار 75 و 100 درصد نیاز آب آبیاری باعث کاهش معنی دار شاخص سطح برگ گردید. به طوری که، تیمار 75 درصد نیاز آب آبیاری همراه با سطح شوری 11 دسی زیمنس بر متر، 46 درصد شاخص سطح برگ را نسبت به تیمار شاهد کاهش داد. با کاربرد کود در سطح بهینه 150 میلی گرم نیتروژن بر کیلوگرم خاک، رشد گیاه و عملکرد آن برای همه سطوح شوری افزایش معنی داری نشان داد. کارآیی مصرف آب در تمام تیمارها در مقادیر شوری چهار و هفت دسی زیمنس بر متر افزایش یافت، سپس به طور قابل توجهی با افزایش شوری برای کل تیمارهای نیاز آب آبیاری و سطوح نیتروژن کاهش داشت. همچنین، تیمار 125 درصد باعث کاهش بیش تر در کارآیی مصرف آب در مقایسه با تیمارهای 75 و 100 درصد نیاز آب آبیاری برای کل سطوح شوری شد. در نهایت بهترین تیمار از نظر کارآیی مصرف آب در تیمار 75 درصد نیاز آب آبیاری در سطوح متوسط شوری (4 و 7 دسی زیمنس بر متر) مشاهده گردید.

کمبود آب یکی از عوامل محدودکننده تولید محصولات کشاورزی در نواحی خشک و نیمه خشک جهان است. واقع شدن کشور ما بر روی کمربند خشک جهانی موجب شده مقادیر بارندگی همواره دچار نوسانات شدید باشد. لذا در این شرایط استفاده حداکثر از واحد حجم آب الزامی است در چنین شرایطی آب به میزان لزوم ولی به قدر کافی تا جایی که راندمان کاربرد مصرف آب حداکثر و عملکرد محصول قابل قبول باشد به گیاه داده می شود. در این مطالعه اثر کم آبیاری روی گندم در دشت بردسیر استان کرمان در سال زراعی 99-98 انجام شد. آزمایش در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با4 تیمار در 3 تکرار موردبررسی قرار گرفت. چهار تیمار آبیاری به ترتیب شامل تأمین 100، 85، 70 و60درصد نیاز آبی در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که حداکثر تولید در تیمار آبیاری کامل به دست می آید و در حالت محدودیت آب با کاهش 15درصدی آب مصرفی، بهره وری آب حداکثر می شود. لذا برای منطقه بردسیر تأمین 85 درصد نیاز آبی برای صرفه جویی در مصرف آب و بیشینه نمودن بهره وری آب گندم پیشنهاد می شود.

امکان اصلاح اراضی شور با کشت گیاهان مقاوم به شوری، از تولید زه آب شور و صرف هزینه های زهکشی جلوگیری می کند. در این پژوهش، احتمال اصلاح خاک های شور از طریق کاشت گیاه جو، در سطوح مختلف آبیاری و شوری خاک بررسی شد. تیمارهای شوری شامل مقادیر (S1)6، (S2)5/9 و (S3)13 دسی زیمنس بر متر و تیمارهای آبیاری شامل آبیاری به مقدار (I1) 100، (I2)75 و (I3) 50 درصد نیاز آبی گیاه جو بود. آزمایش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی، با سه تکرار اجرا شد. در اثر افزایش شوری خاک (از S1 به S3) در سطوح آبیاری I1، I2 و I3، به ترتیب 5/25، 6/30 و 36 درصد از مقدار تبخیر-تعرق گیاه کاسته شد. مقدار شوری کم شده از خاک در تیمار های S1، S2 و S3 به ترتیب برابر با 34/4، 88/6 و 42/9 (در تیمار I1)، 76/3، 92/4 و 08/6 (در تیمار I2) و 64/3، 58/3 و 52/3 دسی زیمنس بر متر (در تیمار I3) بود. کم آبیاری باعث کاهش راندمان اصلاح خاک توسط گیاه جو شد. افزایش شوری اولیه خاک در تیمارهای کم آبیاری نیز تأثیر زیادی بر این کار داشت. به طوری که با اعمال تنش خشکی، مقدار راندمان اصلاح خاک 16 درصد (در تیمار S1)، 48 درصد (در تیمار S2) و 6/62 درصد (در تیمار S3) کاهش یافت. اما در سطح آبیاری کامل، افزایش شوری اولیه خاک (تا تیمار S3)، تأثیری بر راندمان اصلاح خاک نداشت. برای تخمین مقدار شوری نهایی خاک از روی مقدار شوری اولیه خاک و سطح آبیاری، از توابع رگرسیونی استفاده شد. مدل نمایی، بهترین برازش را بین دو متغیر EC_f/EC_i و I_i/I_1 داشت. نتیجه کلی نشان داد که دستیابی به بالاترین راندمان اصلاح خاک و مدل سازی بهینه در این فرایند، نیازمند آبیاری کامل گیاه بوده است.

استفاده از مدلهای بارش-رواناب مفهومی به عنوان یکی ابزارهای ساده و در عین حال کارآمد در مدلسازیهای هیدرولوژیکی کاربرد فراوان دارند. این مدلها با در نظر گرفتن اطلاعات ورودی از قبیل بارش، تبخیر-تعرق و دمای اندازهگیری شده و اطلاعات توپوگرافی حوضه، رژیم جریان را با استفاده از روابط ریاضی شبیه سازی میکنند. در پژوهش حاضر، قابلیت الگوریتم های بهینه سازی عنکبوت بیوه سیاه (BWO) و NSGA-II در واسنجی مدل توزیعی هیدرولوژیکی WetSpa به منظور شبیه سازی بارش-رواناب حوضه گرگانرود مورد ارزیابی قرار گرفته است. الگوریتم های بهینه سازی فوق به صورت چندهدفه برای واسنجی 11 پارامتر سراسری مدل WetSpa استفاده شدند. توابع هدف در نظر گرفته شده در این پژوهش شامل دو شاخص نش-ساتکلیف و نش-ساتکلیف لگاریتمی بوده تا به وسیله آنها عملکرد مدل در پیشبینی دبیهای حداکثری و حداقلی بهبود یابد. پس از واسنجی و صحت سنجی مدل، از آن برای شبیه سازی سیلاب در یکدوره یک ساله در حوضه مذکور استفاده گردید و قابلیت مدل ارزیابی شد نتایج نشان داد که الگوریتم های بهینه سازی BWO و NSGA-II با ضریب همبستگی 81/0و 69/0 به ترتیب عملکرد خوب و قابل قبولی را در واسنجی مدل داشته اند. بنابراین عملکرد الگوریتم بهینه سازیBWO بسیار بهتر از NSGAII ارزیابی شد. همچنین، آنالیز حساسیت پارامترهای موثر نشان داد که ضریب رواناب سطحی، حساسترین پارامتر سراسری مدل WetSpa بوده است.