تحقیقات آب و خاک ایران
سال:1399 | دوره:51 | شماره:2 |تعداد مقالات:20

یکی از راهکارهای بهبود امنیت غذایی جمعیت رو به افزایش جهان، افزایش مقدار تولید در واحد سطح است. برخی عناصر غذایی نظیر سیلیسیم ضمن بهبود کارایی جذب سایر عناصر، کیفیت تولید را نیز افزایش می دهند. در این پژوهش، تأثیر منابع مختلف سیلیسیم شامل سیلیکات پتاسیم در دو سطح 400 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم، سیلیکات کلسیم در دو سطح 400 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم، هیومیستار سیلیسیم در دو سطح 400 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم، نانو سیلیسیم در دو سطح 100 و 50 میلی گرم بر کیلوگرم و تیمار شاهد بر پاسخ های مورفوفیزیولوژیکی گیاه دارویی استویا بررسی شد. پس از سه ماه دوره کاشت و داشت، گیاهان برداشت و ویژگی های وزن تر و خشک ساقه و وزن تر و خشک ریشه، ارتفاع و قطر ساقه، حجم ریشه و سطح برگ به عنوان شاخص های مورفوفیزیولوژیکی گیاه، کلروفیل برگ و همچنین غلظت عناصر سیلیسیم، فسفر، پتاسیم در ساقه گیاه، و همچنین گلیکوزیدهای موجود در برگ استویا، شامل استویوزاید، ریبودیوزاید A و B اندازه گیری شد. نتایج حاکی از اثر معنی دار کاربرد سیلیسیم بر وزن تر و خشک ساقه و ریشه، ارتفاع ساقه، حجم ریشه، قطر ساقه، سطح برگ و شاخص کلروفیل برگ بود. کاربرد تیمارهای 200 سیلیکات کلسیم و 100 نانو سیلیسیم و 200 هیومیستار سیلیسیم بیش ترین وزن تر ساقه را نسبت به شاهد حاصل کرد و تیمار 100 میلی گرم بر کیلوگرم نانو سیلیسیم به ترتیب سبب افزایش 55، 64 و 35 درصدی عناصر ذکرشده در مقایسه با تیمار شاهد شد. تیمار 400 میلی گرم بر کیلوگرم هیومیستار سیلیسیم بیش-ترین درصد استویوزاید (23/5)، ریبودیوزاید A با (67/0) را نشان دادند. با توجه به اثربخشی کاربرد عنصر سیلیسیم بر پاسخ های مورفوفیزیولوژی، تغذیه ای و بهبود کیفیت قندهای استویوزاید و ریبودیوزاید، توصیه می شود در کنار مصرف بهینه عناصر غذایی به نقش این عنصر ارزشمند به ویژه به عنوان یک عنصر ضد تنش، توجه بیشتری معطوف گردد.

کاربرد زهاب با مدیریت مناسب برای اصلاح خاک های شور، یکی از روش های قابل پیشنهاد در استفاده مجدد از آن است. این پژوهش با هدف بررسی اثر نحوه به کارگیری آب و زهاب (اختلاط قبل از اعمال و یا به کارگیری به صورت نوبتی) و همچنین بررسی اثر روش آبشویی (متناوب و یا پیوسته) بر شوری زدایی و سدیم زدایی خاک های با بافت سنگین جنوب استان خوزستان انجام شد. آزمایش های آبشویی با اعمال 120 سانتی متر آب در کرت هایی به ابعاد 5/1× 5/1 متر انجام شد. پنج تیمار آبشویی مورد بررسی شامل تیمارهای D1F1 و D2F2 است که در آن ها به ترتیب یک و دو نوبت زهاب کشت و صنعت نیشکر سلمان فارسی با شوری 0/9 دسی زیمنس بر متر و سپس به همان شیوه، آب کارون با شوری 61/2 دسی زیمنس بر متر به زمین اعمال شد. همچنین، تیمارهای M1، M2 و M4 که در آن ها مخلوط آب و زهاب با شوری 0/6 دسی زیمنس بر متر، به ترتیب به روش های آبشویی پیوسته، آبشویی متناوب با دو انقطاع و آبشویی متناوب با چهار انقطاع به زمین اعمال شد. نتایج نشان داد که استفاده نوبتی و یا ترتیبی آب هایی با کیفیت متفاوت، بر آبشویی املاح اثر بیشتری دارد، تا اختلاط آن ها قبل از اعمال در آبشویی؛ املاح باقی مانده در خاک در لایه 30-0 سانتی متر در تیمار M4، به میزان 43 درصد بیشتر از تیمار D2F2 بوده است. املاح باقی مانده در خاک در تیمارهای M1 و M2 در همین لایه به ترتیب 17 و 24 درصد و نسبت جذب سدیم در این تیمارها به ترتیب 5/57 و 7/24 درصد بیش از تیمار M4 بود که نمایانگر اثر مثبت افزایش تعداد انقطاع در روند شوری زدایی و سدیم زدایی است.

از آنجایی که بسیاری از مناطق ایران جزء مناطق خشک و نیمه خشک جهان محسوب می شود، موضوع تغذیه آب های زیرزمینی به عنوان یکی از اجزای مهم چرخه آب در این مناطق از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش، تغذیه آب زیرزمینی ناشی از آب آبیاری برای 30 نقطه از دشت نیشابور که دارای لاگ حفاری بودند در سناریوهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. داده های روزانه شامل بارش و تبخیروتعرق و شاخص سطح برگ گیاه کشت شده، برای شبیه سازی در HYDRUS-1D استفاده شد. 30 لاگ حفاری براساس تنوع عمق سطح ایستابی و موقعیت مکانی و پراکندگی در سطح آبخوان برای مدل سازی انتخاب شدند. بررسی میزان تغذیه در سناریو کشت گندم-آیش نشان داد که بسته به نوع بافت و ضخامت لایه غیر اشباع، مقدار تغذیه نسبت به تعداد دفعات آبیاری متفاوت خواهد بود. در بافت شنی حداکثر مقدار تغذیه مربوط به سناریوی 5 نوبت آبیاری (در بلوک خاکی با عمق 15 متر) به طور متوسط برابر 23/325 میلی متر در سال (45 درصد آب کاربردی) است. در بافت لوم-رسی-شنی بیشترین مقدار تغذیه در سناریوی 7 نوبت آبیاری (در بلوک خاکی با عمق 12 متر) به طور متوسط برابر 86/68 میلی متر در سال (5/9 درصد مقدار آب کاربردی) می باشد. در لاگ های حفاری با بافت لومی به دلیل زیاد بودن عمق بلوک خاک، مقدار تغذیه در سناریوهای مختلف یکسان و برابر 5/3 میلی متر در سال (05/0 درصد آب کاربردی) است. در سناریو کشت گندم– محصول تابستانه، به دلیل آبیاری گیاه گوجه فرنگی در فصل تابستان افزایش میزان تغذیه در لاگ های حفاری مشاهده می شود که به موجب آن بیشترین مقدار تغذیه در لاگ حفاری با بافت شنی و عمق بلوک خاک 15 متر به طور متوسط برابر با 47/440 میلی متر در سال (60 درصد آب کاربردی) می باشد.

در پژوهش حاضر، مدلی هیبریدی بر مبنای روش های غیرخطی شامل رگرسیون تطبیقی چندگانه اسپلاین (MARS)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و K نزدیکترین همسایه (KNN) به منظور ریز مقیاس نمایی و پیش بینی بارش ایستگاه های شهرکرد، بارز و یاسوج تحت شرایط تغییر اقلیم معرفی شده است. مدل هیبریدی ارائه شده، مانند مدل ریز مقیاس نمایی SDSM، از دو گام طبقه بندی و رگرسیون تشکیل شده است. مدل MARS برای طبقه بندی وقوع بارش و الگوریتم های ANN و KNN برای تعیین مقدار بارش به کار برده شده اند. نتایج مدل MARS برای تعیین وقوع بارش نشان می دهد که مدل مذکور نسبت به مدل SDSM از دقت بیش تری برخوردار است. با مقایسه نتایج ریز مقیاس نمایی مشاهده می شود که الگوریتم ANN نسبت به مدل SDSM و الگوریتم KNN دارای دقت بیش تری در تعیین میانگین سالانه و ماهانه بارش است. به طوری که در ایستگاه شهرکرد مقدار معیار R برای الگوریتم ANN نسبت به مدل SDSM به اندازه 54 درصد دقیق تر است. هم چنین، الگوریتم های ANN، KNN و SDSM از نظر بیش ترین دقت در سه ایستگاه بررسی شده، با در نظر گرفتن میانگین، انحراف معیار و ضریب چولگی ماهانه به ترتیب در رتبه های اول، دوم و سوم قرار داده می شوند. در نهایت، مقدار تغییرات بارش در دوره آینده نزدیک (2020-2040) و آینده دور (2070-2100) تحت سناریو های A2 و B2 مدل HADCM3 بررسی شد. نتایج نشان داد که کم ترین کاهش بارش (2 درصد) مربوط به الگوریتم ANN (در ایستگاه شهرکرد) و سناریوی A2 در دوره آینده نزدیک و بیش ترین آن (54 درصد) مربوط به مدل SDSM (در ایستگاه یاسوج) و سناریوی A2 در دوره آینده دور می باشد. در نهایت می توان نتیجه گرفت که هیبرید ماشین های یادگیری نسبت به مدل SDSM، از دقت بیشتری برخوردار است و می توان از مدل معرفی شده به عنوان جایگزین مدل SDSM استفاده کرد.

تجمع نمک در سطح خاک و در ناحیه ریشه تاثیر زیادی بر کیفیت و کمیت محصولات زراعی دارد. گیاه وتیور یکی از مهم ترین گیاهان مقاوم به شوری می باشد که به دلیل خصوصیات بارزی مانند سازگاری با اقلیم های با شرایط متفاوت، قادر به جذب عناصر و املاح محلول در خاک شور می باشد. استفاده از مدل های انتقال املاح در مطالعات شوری نقش به سزایی در کاهش زمان و صرفه جویی در هزینه ها را دارد. این تحقیق برای تعیین اثرات آبیاری با شوری های مختلف بر روی گیاه وتیور و تعیین تاثیر این گیاه در کنترل شوری و سدیم خاک انجام شد. همچنین توزیع شوری و سدیم در نیمرخ خاک با آبیاری کرتی اندازه گیری و توسط مدل HYDRUS-1D شبیه سازی شد. در این تحقیق 5 سطح شوری آب آبیاری شامل 68/0، 2، 4، 6، 8 و 10 دسی زیمنس بر متر به کار رفت و از اعماق 90-0 سانتی متری خاک نمونه برداری شد. مدل HYDRUS-1D در شوری 6 دسی زیمنس بر متر واسنجی و در سایر سطوح شوری اعتبارسنجی گردید. ارزیابی نتایج شبیه سازی مدل نشان داد که این مدل میزان شوری را در تیمارهای شوری 4، 6، 8 و 10 دسی زیمنس بر متر به شکل نسبتاً مطلوبی شبیه سازی نموده است. در تیمارهای 68/0 و 2 دسی زیمنس بر متر نیز به استثناء لایه سطحی مقادیر برآورد شده شوری توسط مدل به مقادیر واقعی نزدیک بود. همچنین نتایج ارزیابی غلظت سدیم در نیمرخ خاک نشان داد که مدل مقادیر سدیم را با دقت خوبی به ویژه در لایه سطحی خاک شبیه سازی نکرده است و عمدتا مقادیر برآورد شده کمتر از مقادیر اندازه گیری شده بودند که دلیل آن مانند شوری، عدم پیش بینی مناسب مدل در لایه سطحی خاک (عمق 30-0 سانتی-متر) بوده است.

نیترات یکی از آلاینده های عمده ای است که به طور گسترده در منابع آبی بسیاری از کشورها وجود دارد که منجر به بروز مشکلات زیست محیطی می شود. در این پژوهش با استفاده از سیستم ناپیوسته، حذف نیترات از محلول های آبی توسط میکرو و نانو ذرات برگ درخت راش مورد بررسی قرار گرفت. پس از تهیه و اصلاح جاذب ها، تاثیر اسیدیته محلول، زمان تماس و مقدار جاذب بر جذب نیترات بررسی شد. به منظور مدل سازی فرایند جذب از مدل های سینتیک و ایزوترم جذب استفاده شد. نتایج نشان داد که اسیدیته و مقدار بهینه جاذب برای حذف نیترات توسط میکرو و نانوجاذب برگ راش به ترتیب 3 و 10 گرم در لیتر می باشد. زمان تعادل برای میکروجاذب برگ راش 120 دقیقه و برای نانوجاذب برگ راش 90 دقیقه به دست آمد. از بین مدل های سینتیک، مدل سینتیک هو و همکاران برای میکروجاذب و مدل سینتیک لاگرگرن برای نانوجاذب بهترین برازش را داشته است. مقایسه مدل لانگمویر نشان داد که بیشینه ظرفیت جذب برای نانوجاذب برگ راش (69/16 میلی گرم بر گرم) بیشتر از میکروجاذب برگ راش (68/10 میلی گرم بر گرم) است. یافته ها نشان داد که نانو ذرات برگ راش توانایی بیشتری در حذف نیترات از محلول های آبی دارد.

در اکثر موارد به منظور ارزیابی آبیاری نواری از داده های پیشروی آب در نوار استفاده می گردد. با توجه به متغیر بودن نوع خاک و همچنین شرایط اولیه و مرزی در آبیاری نواری، سرعت پیشروی آب در نوار های مختلف بسیار متفاوت می باشد. روش مقیاس سازی به عنوان ابزاری برای کاهش داده های اندازه گیری در مسائل آب و خاک مورد استفاده قرار می گیرد. هدف از این پژوهش مقیاس سازی معادله بیلان حجمی و ارائه معادله ساده ای به منظور تعیین پیشروی آب در نوار است. برای این منظور از داده های 21 نوار شامل نوارهای کشت نشده و نوارهای کشت شده شامل شیب های 001/0 تا 005/0، زبری 017/0 تا 211/0، طول 4/91 تا 100 متر و دبی 08/0 تا 16/0 مترمکعب بر دقیقه بر متر مورد استفاده شد. عوامل مقیاس به گونه ای تعیین شد که معادله بیلان حجم مستقل از شرایط اولیه و خاک شود. نتایج نشان داد که منحنی های پیشروی مقیاس شده به معادله ی مشخصی میل می کردند، در نتیجه معادله های تجربی به حل های مقیاس شده برازش داده شد. معادله ارایه شده از حالت بدون بعد خارج شده و برای پیش بینی پیشروی آب در نوار مورد ارزیابی قرار گرفت. مقدار ریشه میانگین مربعات خطای پیشروی مشاهده و محاسبه شده با معادله ارائه شده در این تحقیق برای نوارهای مختلف در اکثر موارد کمتر از 5 دقیقه و مقدار میانگین درصد مطلق خطا کمتر از 10 درصد بود. ضریب تعیین (R2) بین پیشروی نهایی به دست آمده از معادله توانی و پیشروی مشاهده شده 93/0 بود. به طور کلی شکل ساده معادله و عدم وابستگی به نوع خاک از مزایای این روش است.

آگاهی از نحوه توزیع فضایی اندازه ذرات اولیه خاک برای مدیریت اراضی، مدیریت منابع، اجرای برنامه ها و مدل سازی دیگر خصوصیات خاک ضروری است. در سال های اخیر با پیشرفت های روش های داده کاوی و با در اختیار بودن داده های ارزان قیمت حاصل از تصاویر ماهواره ای، روش های نقشه برداری رقومی خاک برای پیش بینی توزیع فضایی ذرات اولیه خاک به وفور مورد استفاده قرار گرفته است. لذا هدف این تحقیق، پیش بینی فضایی ذرات اولیه خاک از قبیل رس، شن و سیلت با استفاده از نقشه برداری رقومی خاک در اراضی کشاورزی دشت سمنان می باشد. همچنین بررسی کارایی سه روش داده کاوی برای تهیه نقشه رقومی ذرات خاک از دیگر اهداف این مطالعه است. برای رسیدن به این اهداف، مجموع 84 نمونه خاک از عمق0 تا 20 سانتی متر جمع آوری شدند. همچنین متغیرهای محیطی با استفاده از تصاویر سنجنده OLI ماهواره لندست برای برقراری ارتباط با ذرات خاک استخراج گردید. در این مطالعه از مدل خطی حداقل مربعات جزئی (PLS) و دو مدل غیرخطی شامل جنگل تصادفی (RF)، ماشین تقویت شده گرادیان (GBM) جهت ارتباط میان متغیرهای محیطی و ذرات اولیه خاک استفاده شد. مدل های موردمطالعه با استفاده از روش اعتبارسنجی متقابل واسنجی ارزیابی شدند. به منظور بررسی کارایی مدل های مختلف داده کاوی از آماره های میانگین ریشه ی مربعات خطا (RMSE)، ضریب تبیین ( R2) و میانگین قدر مطلق خطا (MAE) استفاده شد. بر اساس نتایجRMSE، R2 و MAE مدلRF با مقادیر این آماره ها به ترتیب برای ذرات شن (60/15، 35/0 و 62/12)، سیلت (49/11، 33/0و 34/9) و برای ذرات رس (42/8، 28/ 0و 9/5) بودند، این نتایج نشان داد که مدل RF به نسبت مدل های PLS و GBM دارای کارایی و دقت بیشتری در پهنه بندی ذرات اولیه خاک است. نتایج نشان داد که مهمترین متغیرهای محیطی، برای پیش بینی ذرات اولیه خاک باندهای 10، 5 و شاخص گچ ( GI) می باشند. بنابراین، متغیرهایی که دارای طیف مادون قرمز نزدیک و مادون قرمز حرارتی بودند، سهم عمده ای در توصیف مکانی ذرات خاک را بر عهده داشتند.

انتشار گازهای گلخانه ای باعث گرم شدن و تاثیر بر مولفه های آب و هوایی می شود و در نتیجه نیاز آبی بخش کشاورزی را تحت تاثیر قرار می دهد. این پژوهش با هدف شناخت تاثیر تغییرات آب و هوایی بر تبخیر-تعرق مرجع در استان مازندران انجام پذیرفت. برای این منظور داده های اقلیمی ایستگاه های هواشناسی قراخیل، بابلسر، نوشهر و رامسر، طی سال های 2005-1985 استفاده شد. داده های هواشناسی دوره آینده (2081-2006) با استفاده از مدل Can EMS2 و تحت سناریوهای RCP2. 6، RCP4. 5 و RCP8. 5 برآورد شد و با استفاده از پارامترهای آب و هوایی، تبخیر-تعرق مرجع برای دوره های آینده محاسبه شد. برای ریزمقیاس نمایی پارامترهای اقلیمی از مدل SVM استفاده گردید. نتایج نشان داد دمای بیشینه و دمای کمینه طی دوره آتی افزایش خواهد یافت و دمای بیشینه سالانه در ایستگاه های هواشناسی منتخب تحت سناریوهای اقلیمی RCP2. 6، RCP4. 5 و RCP8. 5 به ترتیب 5/1، 2 و 3 درجه سانتی گراد افزایش خواهد یافت. دمای کمینه در ایستگاه های منتخب تحت سناریوهای اقلیمی RCP2. 6، RCP4. 5 و RCP8. 5 به ترتیب 8/3، 7/5 و 7/5 درجه سانتی گراد افزایش خواهد یافت. همچنین بارش طی دوره های آتی در ایستگاه های هواشناسی منتخب بین 8 تا 29 درصد کاهش می یابد. نتایج نشان می دهد در تمام ایستگاه های هواشناسی در بعضی از ماه ها افزایش و در بعضی از ماه ها کاهش تبخیر-تعرق مرجع نسبت به دوره پایه وجود دارد. بیشترین افزایش دمای بیشینه تحت سناریوهای مختلف اقلیمی در ماه مارس بین 4/1 تا 4/6 درجه سانتی گراد در ایستگاه هواشناسی بابلسر اتفاق خواهد افتاد و بیشترین افزایش دمای کمینه تحت سناریوهای مختلف اقلیمی بین 8/3 تا 7/5 درجه سانتی گراد در ماه فوریه در ایستگاه هواشناسی قراخیل رخ می دهد. نتایج نشان داد، بیشترین و کمترین درصد تغییرات تبخیر-تعرق مرجع، به ترتیب در ماه های اکتبر و مارس رخ خواهد داد. بررسی تبخیر-تعرق مرجع در ایستگاه های منتخب نشان می دهد، درصد تغییرات تبخیر-تعرق مرجع در ماه های مختلف، بین 1/16-تا 7/25 درصد متغییر است، که بیشترین افزایش و کاهش تغییرات تبخیر-تعرق مرجع به ترتیب در ایستگاه رامسر و قراخیل رخ خواهد داد.

تحلیل جریان در درون مصالح سنگریزه ای اغلب با حل معادله دیفرانسیلی که از ترکیب رابطه غیرخطی [i=mvn] و معادله پیوستگی به دست میآید، انجام میگیرد. این معادله دیفرانسیلی اولین بار توسط پارکین توسعه داده شده و حل آن به روش تفاضل محدود و متناسب با اعمال شرایط مرزی مسایل مورد نظر، بهنسبت حجیم و وقتگیر است. این محاسبات در شرایطی که نیمرخ سطح آب در درون مصالح سنگریزه ای مشخص نباشد، با مشکلات بیشتری روبه رو خواهد بود. برای تحلیل جریان در مصالح سنگریزه ای میتوان از روش دیگری که متکی به تیوری جریان متغیر تدریجی است، استفاده کرد. محاسبات در این روش در مقایسه با روش قبلی بسیار سادهتر و کم حجمتر است. بررسی های انجام شده نشان می دهد که عدم در نظر گرفتن نیروی درگ در تیوری جریان های متغیر تدریجی باعث ایجاد خطای بزرگ در بخش هایی از جریان که انحنای خطوط جریان و سطح آب زیاد است، می گردد. در پژوهش حاضر، برای اولین بار با استفاده از نتایج آزمایشهای انجام شده توسط نگارندگان مقاله روی انواع مختلف مصالح سنگریزه ای، به بررسی تاثیر نیروی درگ بر روی دقت محاسبات نیمرخ سطح آب با استفاده از تیوری جریان های متغیر تدریجی پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که با در نظر گرفتن نیروی درگ، دقت محاسبات نیمرخ سطح آب در جریان ماندگار به ویژه در بخش هایی که انحنای جریان زیاد است به طور قابل توجهی افزایش می یابد و می توان به جواب های امیدوارکننده ای دست یافت.

در این پژوهش، تاثیر استغراق بر مقدار جریان گذری از سرریزهای لبه تیز دایره ای، با قوس در پلان و به سمت بالادست مورد مطالعه بوده است. این تحقیق به صورت آزمایشگاهی و با بیست نمونه مختلف از سرریزهای لبه تیز دایره ای و هم عرض کانال، شامل چهار طول قوس (یا زاویه کمان) و از هرکدام پنج ارتفاع مختلف محقق شده است. در این آزمایش ها، تحلیل جریان با شرایط استغراق سرریز همراه بوده است. چگونگی تاثیر استغراق بر مقدار دبی عبوری از سرریز دایره ای و یافتن رابطه ای برای تعیین این اثر، از تلاش های انجام شده در این تحقیق می باشد. بررسی شرایط استغراق برای این نوع سرریزها ثابت نمود کاربری معادله حاصل از تحقیقات قبلی، یعنی معادله (1947, Villemonte) که برای تعیین دبی در شرایط استغراق و برای انواع مختلف سرریزهای لبه تیز پیشنهاد شده است، برای سرریزهای دایره ای مورد بحث صدق نمی نماید. استفاده از این معادله خطایی بین صفر تا 50 درصد و به-طور متوسط 14 درصد برای برداشت های مختلف آزمایشگاهی دارد. از این رو یک معادله اصلاح شده برای شرایط استغراق این نوع سرریز پیشنهاد گردید این معادله در آزمایش های متفاوت، خطایی بین صفر تا 17 درصد و بصورت میانگین 4 درصد به خود اختصاص می دهد.

مشکل اصلی سامانه های آبیاری سطحی پایین بودن راندمان آبیاری است که عمدتاً از ضعف مدیریتی و تخمین نادرست پارامترهای طراحی ناشی می شود. تلفات در آبیاری سطحی شامل نفوذ عمقی و رواناب است که یکی از راهکارهای افزایش راندمان آبیاری نواری، استفاده از حالت انتهابسته در سامانه های آبیاری می باشد. این مطالعه به منظور ارزیابی اثرات متغیرهای هندسی (شیب و طول نوار) و کنترل جریان (دبی جریان ورودی و زمان قطع جریان) بر راندمان کاربرد و یکنواختی توزیع آب در سامانه آبیاری نواری انتها بسته انجام شده است. بهینه سازی طول، شیب، دبی ورودی و زمان قطع جریان به عنوان متغیرهای تصمیم الگوریتم ژنتیک چندهدفه مبتنی بر رتبه بندی نامغلوب در نظر گرفته شده است. برای این منظور سه نوار آبیاری با سامانه انتها بسته در محدوده شبکه رامشیر در نظر گرفته شد. الگوریتم بهینه سازی برای محاسبه توابع هدف شامل بیشینه سازی حداقل عمق آب دریافتی و کمینه سازی نفوذ عمقی در یک حلقه مدل سازی می باشد. الگوریتم بهینه سازی برای محاسبه توابع هدف به مدل آبیاری سطحیWinSRFR که برای شبیه سازی هیدرولیک جریان در نوارهای آبیاری بکار گرفته می شود لینک شد. نتایج نشان داد بهترین ترکیب دبی ورودی و زمان قطع جریان برای 75 میلی متر عمق آب مورد نیاز به ترتیب 9/1 لیتر بر ثانیه در واحد عرض نوار و 150 دقیقه است که راندمان کاربرد و یکنواختی توزیع را به ترتیب تا 79 و 78 درصد افزایش می دهد. به علاوه، راندمان کاربرد در آبیاری نواری انتها بسته بین 30 تا 50 درصد در سناریوهای مختلف، بیش از روش انتهاباز است.

در تحقیق حاضر، از صفحات مشبک افقی در لبه شیب شکن مایل به عنوان سازه مستهلک کننده انرژی جهت افزایش میزان استهلاک انرژی در پایین دست استفاده شد. آزمایش های مربوطه در سه زاویه، دو ارتفاع شیب شکن و دو نسبت تخلخل صفحات مشبک انجام گرفت. در مجموع، 108 آزمایش متفاوت در محدوده دبی 200-700 لیتر در دقیقه انجام شد. نتایج نشان داد استهلاک انرژی با افزایش طول نسبی خیس شده صفحات مشبک افزایش می یابد، به طوری که بیشترین استهلاک انرژی در صفحه مشبک افقی با تخلخل 40 درصد رخ داد. مجهز نمودن شیب شکن مایل به صفحات مشبک افقی، اعداد فرود پایین دست را نیز در سه زاویه و دو نسبت تخلخل، از بازه 49/4 الی 35/8 به بازه 48/1 الی 78/5 کاهش داد. همچنین افزایش زاویه شیب شکن مایل سبب افزایش عمق نسبی پایین دست شد، به گونه ای که شیب شکن مایل مجهز به صفحه مشبک افقی با زاویه 45 درجه و تخلخل 40 درصدی صفحات، بهترین عملکرد در افزایش عمق نسبی پایین دست را به خود اختصاص دادند. افزایش زاویه و تخلخل صفحات مشبک نیز باعث کاهش متوسط راندمان استهلاک انرژی می شود.

سیستم گلخانه آب شور فن آوری نوینی است که با بهره گیری از راهکار نمک زدایی، امکان تولید آب شیرین و رشد محصول در مناطق خشک را با استفاده از آب شور فراهم می سازد. این سیستم با کنترل عوامل جوی، رطوبت نسبی را تا نزدیکی نقطه اشباع افزایش داده و تبخیرتعرق در این شرایط تا حد زیادی کاهش می یابد. علی رغم قابلیت های این سیستم، محدودیت هایی مانند گرفتگی صفحات تبخیرکننده و استحصال نمک، کارآیی این سیستم را با مشکل مواجه می سازد. از این رو در این مطالعه، ایده جدیدی تحت عنوان سیستم یکپارچه نوین گلخانه و حوضچه تبخیر آب شور، برای اولین بار مطرح می گردد که حوضچه تبخیر آب شور جایگزین صفحات تبخیرکننده در گلخانه آب شور شده است. در این مطالعه پس از اجرای طرح پایلوت این سیستم یکپارچه در جنوب شرق تهران، تغییرات عوامل جوی، تبخیرتعرق مرجع، نیاز آبی گیاه، عملکرد محصول و کارایی مصرف آب در کشت محصول ریحان در این سیستم مورد مطالعه قرار گرفت و با نتایج کشت در فضای باز به عنوان شاهد مقایسه گردید. بر اساس نتایج، اولویت تأثیرگذاری عوامل جوی در فضای باز بر تغییرات پارامترهای جوی در سیستم یکپارچه به ترتیب شامل تأثیر دما، رطوبت نسبی و ساعات آفتابی بود. با توجه به اندازه گیری مقادیر نیاز آبی و عملکرد محصول در این مطالعه، مقدار کارایی مصرف آب در کشت محصول ریحان در فضای باز و محیط کشت گلخانه ای سیستم یکپارچه پیشنهادی به ترتیب معادل 14/1 و 89/2 کیلوگرم بر مترمکعب محاسبه گردید.

به منظور عبور ایمن جریان سیلاب از بالادست به پایین دست سدها از سازه سرریز استفاده می شود. در بین انواع سرریز، در سرریزهای پلکانی جریان حین عبور از روی سازه نیز مستهلک می گردد. این امر موجب کاهش هزینه تاسیسات مستهلک کننده انرژی در پایین دست آن مانند حوضچه آرامش خواهد شد. علاوه بر استهلاک انرژی، عامل تاثیرگذار دیگر در طراحی سرریز پلکانی که در تحقیقات انجام شده کمتر بدان پرداخته شده است، حجم و هزینه سرریز پلکانی می باشد. بهترین حالت طراحی سرریز پلکانی آنست که انرژی باقیمانده حداقل و حجم و هزینه اجرای سرریز نیز حداقل گردد. بنابراین طراحی سرریزهای پلکانی یک مساله بهینه سازی چندهدفه است. در تحقیق حاضر از یک مدل شبیه ساز-بهینه ساز دوهدفه مبتنی بر الگوریتم NSGA-II به منظور رسیدن به کمترین انرژی باقی مانده در پنجه سرریز و حصول کمترین حجم سرریز استفاده شد. نتایج حاصله بیانگر آن بود که با افزایش ارتفاع نسبی پله های سرریز، مقدار انرژی باقیمانده در پنجه سرریز ابتدا افزایش و بعد از رسیدن به یک نقطه اوج، کاهش می یابد تا به یک مقدار ثابت برسد. از منظر حجم و هزینه سرریز نیز، با افزایش ارتفاع نسبی پله های سرریز، حجم آن بصورت تابع خطی افزایش و با افزایش زاویه سرریز حجم آن کاهش می یابد. نتایج بهینه سازی چند هدفه نشان داد که در طرحی فعلی سرریز سد سیاه بیشه بالا، هم معیار انرژی باقیمانده و هم معیار هزینه و حجم سرریز به خوبی لحاظ گردیده اند. بطوری که 7/83 درصد انرژی جریان عبوری از روی سرریز مستهلک می شود.

عوامل زیادی در فرآیند انتقال آلاینده ها در رودخانه ها تأثیرگذار هستند. از بین این پارامترها، پوشش گیاهی کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. به دلیل شرایط مناسب در سیلابدشت ها از جمله رطوبت کافی و رسوبات حاصلخیز، امکان توسعه و رشد انواع مختلفی از پوشش های گیاهی در این مناطق وجود دارد که با توجه به نوع پوشش، اثرگذاری آن ها بر انتقال جرم متفاوت است. در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی تأثیر عمق جریان، چیدمان پوشش گیاهی و همچنین اندرکنش جریان بین کانال اصلی و سیلابدشت بر ضریب انتشار طولی، K، در یک کانال مرکب پرداخته شده است. نتایج حاکی از آن است که مقدار ضریب K در کانال اصلی از مقدار مربوطه روی سیلابدشت بزرگتر است. به طور کلی، با افزایش عمق نسبی از 15/0 به 35/0، ضریب انتشار طولی نیز روند افزایشی را دنبال می کند. همچنین، اندرکنش جریان بین کانال اصلی و سیلابدشت، ضریب انتشار طولی را در حالت بدون پوشش گیاهی تا 30% و در حالت با پوشش گیاهی تا 88% افزایش می دهد که آنالیزهای آماری نیز حاکی از معنی دار بودن این تفاوت هاست. همچنین تاثیر چیدمان پوشش گیاهی بر ضریب انتشار طولی در سیلابدشت و کانال اصلی معنی دار است. مقدار پارامتر K /U*iHi در چیدمان یک در میان نسبت به چیدمان ردیفی بیشتر است.

در این مطالعه تأثیر بهره برداری از طرح های انتقال بین حوضه ای آب و طرح های توسعه کشاورزی در دست مطالعه یا اجرا در رفتار سامانه حوضه آبریز کارون بزرگ بررسی شده است. برای این منظور سامانه حوضه آبریز کارون بزرگ مشتمل بر شش سد در حال بهره برداری، پنج طرح انتقال بین حوضه ای آب موجود، 12 مصرف کننده شرب و صنعت، هفت مصرف کننده پرورش ماهی و 34 مصرف کننده کشاورزی با استفاده از یک مدل مبتنی بر رویکرد پویایی سامانه (SDM) شبیه سازی گردید. همچنین در این مدل وسیع و پیچیده علاوه بر کمیت آب، کیفیت آن نیز مدل سازی شده است. در ادامه رفتار سامانه در شرایط بهره برداری از 7 طرح انتقال بین حوضه ای آب در دست مطالعه یا اجرا و نه طرح توسعه کشاورزی در دست مطالعه یا اجرا مورد بررسی قرار گرفت. در هر دو حالت توانایی سامانه حوضه آبریز کارون بزرگ در تولید انرژی برق آبی و نیز تأمین نیازهای مصرف کنندگان پایین دست بر اساس شاخص های کارایی اطمینان پذیری، بازگشت پذیری و آسیب پذیری ارزیابی شد. نتایج نشان دهنده آن است که در صورت بهره برداری از تمامی طرح های انتقال بین حوضه ای آب در دست مطالعه یا اجرا، انرژی مطمئن تولیدشده در سامانه به میزان 28% نسبت به شرایط موجود کاهش خواهد یافت. این میزان به دلیل نقش حوضه آبریز کارون بزرگ در تولید انرژی برق آبی کل کشور به ویژه در طول ساعت های اوج مصرف از اهمیت بسیار برخوردار است. همچنین نتایج بیان کننده آن است که در دو حالت شرایط موجود و بهره-برداری کامل از طرح های انتقال بین حوضه ای آب و طرح های توسعه کشاورزی در دست مطالعه یا اجرا، اطمینان پذیری، بازگشت-پذیری و آسیب پذیری سامانه در محل رودخانه کارون جنوب به ترتیب مقادیر 9/70، 67/60 و 33/36 (شرایط موجود) و 3/51، 4/49 و 66/72 را به خود اختصاص خواهد داد. ترسیم نمودارهای پهنه بندی کمیت و کیفیت جریان های برداشتی در محل هر یک از مصرف کنندگان، مؤکد این نکته است که اگرچه در محدوده رودخانه های کارون شمال و دز تأثیر پذیری مصرف کنندگان از بهره-برداری از طرح های انتقال بین حوضه ای آب و طرح های توسعه کشاورزی در دست مطالعه یا اجرا به مراتب کم تر از حوضه رودخانه کارون جنوب است اما در صورت ادامه روند بهره برداری از سامانه در شکل کنونی آن و بدون توجه به مفهوم مدیریت یکپارچه منابع و مصارف علاوه بر کاهش قابل توجه تولید انرژی برق آبی، سامانه حوضه آبریز کارون بزرگ هم ازنظر کمی و هم ازنظر کیفی توانایی تأمین نیازهای مصرف کنندگان واقع در حوضه رودخانه کارون جنوب و به ویژه بخش های انتهایی آن را نخواهد داشت.

کادمیوم فلزی تخریب ناپذیر و یکی از سمی ترین فلزات سنگین است که می تواند وارد اکوسیستم های آبزی شده، در زنجیره غذایی تجمع یابد و تهدیدی جدی برای موجودات آبزی و سلامت انسان باشد. در این پژوهش تأثیر پوست بادام زمینی (PN)، بیوچار اولیه (PBc) و بیوچار مهندسی شده با پرمنگنات پتاسیم (PPBc) در حذف کادمیوم از محیط های آبی مورد بررسی قرار گرفت. برخی ویژگی های جاذب ها نظیر pH، ظرفیت تبادل کاتیونی، گروه های عاملی سطح، مقادیر کربن، نیتروژن، هیدروژن و سطح ویژه اندازه گیری شد. هم دماها (لانگمویر، فروندلیچ و تمکین) و مدل های سینتیکی جذب (شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و ایلوویچ) برای توصیف فرایند جذب مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد پس از اصلاح شیمیایی بیوچار pH، ظرفیت تبادل کاتیونی و گروه های عاملی اکسیژن دار همانند COOH و Mn-O افزایش یافت. حداکثر ظرفیت جذب در زمان تعادل 120 دقیقه، مقدار جاذب 25/0 گرم و pH شش به دست آمد. هم دمای لانگمویر و مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم بهترین برازش را بر داده های جذبی داشتند. مقدار RL برای جاذب ها در غلظت های 10 تا 60 میلی گرم بر لیتر کادمیوم بین 02/0 تا 37/0 متغیر بود که نشان دهنده مطلوب بودن هم دمای لانگمویر در فرایند جذب بود. نتایج جذب نشان داد که حداکثر ظرفیت جذب کادمیوم به دست آمده از مدل لانگمویر برای بیوچار مهندسی شده (24/28 میلی گرم بر گرم) بالاتر از بیوچار اولیه (40/13 میلی گرم بر گرم) است. پوست بادام زمینی تأثیر فراوانی بر جذب کادمیوم نشان نداد. این پژوهش نشان می دهد که بیوچار مهندسی شده با پرمنگنات پتاسیم می تواند به عنوان جاذبی مؤثر، مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست در حذف آلودگی کادمیوم مورد استفاده قرار گیرد.

خرما یکی از مهم ترین محصولات باغی ایران است که نقش به سزایی در ارزش افزوده بخش کشاورزی، اقتصاد و امنیت غذایی دارد. محدودیت منابع آب از اصلی ترین چالش های تولید این محصول در مناطق مختلف است؛ لذا مدیریت مصرف و استفاده بهینه از منابع آب در تولید امری ضروری است. یکی از راهکار های عملی مدیریت منابع آب، برآورد نیاز آبی گیاه و تعیین مقدار حجم آب مصرفی در مراحل مختلف تولید محصول است. به منظور محاسبه میزان حجم آب مصرف شده توسط محصولات کشاورزی در مراحل رشد، از شاخص آب مجازی استفاده می شود. لذا در این تحقیق ابتدا نیاز آبی خرما در استان سیستان و بلوچستان با استفاده از مدل CROPWAT به دست آمد. سپس حجم آب مجازی، ردپای آب، مصرف آب آبی و مصرف آب سبز برای سال 1390 تا 1396 محاسبه شد. نتایج نشان داد متوسط نیاز آبی خرما در این استان 52/21976 متر مکعب بر هکتار است در صورتی که متوسط آب مصرف شده برای تولید این محصول 58/46659 متر مکعب بر هکتار اندازه گیری شد که نشان از بهره وری پایین مصرف آب به منظور تولید خرما در این استان دارد. به طوری که بهره وری آب خرما 29/0 کیلو گرم بر متر مکعب محاسبه شد. متوسط برداشت سالانه از منابع آب برای تولید خرما 67/399 میلیون متر مکعب برآورد شد. ایرانشهر، سراوان، سرباز و نیک شهر بیشترین میزان برداشت از منابع آب را داشتند. میانگین آب مجازی خرما 82/3 متر مکعب بر کیلوگرم محاسبه شد. نتایج تخمین رد پای آب نشان داد این استان پتانسیل پایینی در استفاده از آب باران جهت آبیاری محصول خرما دارد.

شوری خاک و آب زیرزمینی شور و کم عمق، زهکشی و در نتیجه تولید زهاب شور را در اراضی فاریاب جنوب استان خوزستان اجتناب ناپذیر ساخته است. با توجه به گسترش سطح شبکه های آبیاری و زهکشی، ضروری است که مدیریت زهاب شبکه های آبیاری و زهکشی احداث شده یا در حال احداث (مجموعاً 340 هزار هکتار) واقع در جنوب خوزستان و غرب رودخانه کارون به عنوان یک طرح جامع مطالعه شود. مدیریت زهاب به کمیت و کیفیت آن، که مرتباً در حال تغییر بوده، وابسته است. بنابراین مدلی توسعه داده شد که بتواند کمیت و کیفیت زهاب شبکه های آبیاری و زهکشی را در طول دوره بهره برداری پیش بینی کند. این مدل با استفاده از یک مزرعه پژوهشی 25 هکتاری اعتبارسنجی شد. شوری زهاب شبکه های آبیاری و زهکشی پیش بینی شده، مبنای تصمیم گیری برای روش استفاده مجدد قرار گرفت. بر اساس پیش بینی های صورت گرفته با این مدل، کیفیت زهاب های حاصله از طرح های حوضه جنوب کرخه و غرب کارون، به جز کشت و صنعت های نیشکر، حداقل تا 10 سال برای کشت گیاهان زراعی مقاوم به شوری مناسب نیست و دفع آن ها اجتناب ناپذیر است. در خصوص زهاب های با کیفیت مناسب تر، گزینه های استفاده مجدد مانند کشت گیاهان مقاوم به شوری و توسعه منابع طبیعی برای جلوگیری از طوفان های گرد و غبار می تواند در دستور کار قرار بگیرد. به نظر می رسد تخلیه زهاب به خلیج فارس کمترین ضرر زیست محیطی را از بین گزینه ها در بر خواهد داشت. در مطالعه حاضر، محتوای فسفر زهاب ها 7/0-043/0 و نیتروژن 28-2/2 میلی گرم بر لیتر اندازه گیری شد که در مورد نیتروژن مقادیر بسیار بالاتری را نسبت به خور ماهشهر (محل تخلیه) نشان داد. هرچند به نظر می رسد تخلیه زهاب به خلیج فارس سبب رهاسازی مقادیر بالای نیتروژن به آن می شود، اما با توجه به پایین بودن مقدار فسفر این زهاب ها، نیتروژن اضافی وارد چرخه تولید نشده و موجب یوتریفیکاسیون نمی شود.