مدیریت آب و آبیاری
سال:1399 | دوره:10 | شماره:2 |تعداد مقالات:12

هدف از این مطالعه بررسی تأثیر استفاده از پلیمرهای سوپرجاذب بر هیدرولیک جریان و نفوذ آب در آبیاری جویچه ای بود. به این منظور از دو نوع سوپرجاذب A200 و استاکوزورب با دو مقدار 16 و 30 گرم در مترمربع خاک، و تحت دو شدت جریان مختلف (0. 3 و 0. 6 لیتر بر ثانیه) استفاده شد. آزمایش طی پنج نوبت آبیاری و در شرایط بدون کشت در تابستان 1397 انجام شد. نتایج نشان داد که هر دو سوپرجاذب باعث افزایش زمان پیشروی و زمان پسروی شدند، و با افزایش مقدار سوپرجاذب های اعمال شده تأثیر آنها بیشتر شد. نتایج نشان داد که افزودن سوپر جاذب به خاک با کاهش رواناب و افزایش مقدار نفوذ همراه شد و هر چه مقدارسوپر جاذب بیشتری بکار برده شد، رواناب بیشتر کاهش یافته و و مقدار نفوذ بیشتر افزایش داشت. همچنین در شدت جریان ورودی بالاتر تأثیر سوپرجاذب ها بر روی پارامترهای نفوذ و زمانهای پیشروی و پسروی کمتر بود. در مقایسه دو پلیمر، سوپرجاذب استاکوزورب چه بر افزایش زمان های پیشروی و پسروی و چه بر افزایش مقدار نفوذ آب در خاک تأثیر بیشتری را نسبت به A200 نشان داد.

این آزمایش به صورت کرت های یک بار خرد شده در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در مزرعه تحقیقاتی چاه نیمه زهک بر روی گیاه چای ترش اجرا گردید. تیمارها شامل چهار سطح آب آبیاری 100، 80، 60 و 40 درصد نیاز آبی گیاه و سه سطح کود پتاسیم 100، 75 و 50 درصد پتاسیم بود. ﻫ ﺪ ف اﺻ ﻠ ﯽ تحقیق ﺑ ﺮ آورد ﺗ ﺎ ﺑ ﻊ تولید، ﻣ ﺤ ﺎ ﺳ ﺒ ﻪ ﻋ ﻤ ﻖ های شاخص و ﺑ ﻬ ﯿ ﻨ ﻪ آب ﻣ ﺼ ﺮ ﻓ ﯽ بود. بهترین تابع تولید چای ترش از بین چهار تابع تولید (خطی، لگاریتمی، درجه دوم و متعالی) انتخاب شد. شاخص های تولید نهایی نسبت به عمق آب و کود پتاسیم، نسبت نهایی نرخ جایگزین فنی برای کود پتاسیم و عمق آب، ارزش تولید نهایی نسبت به عمق آب و کود پتاسیم محاسبه شد. نتایج نشان داد تابع درجه دوم به عنوان تابع برتر انتخاب شد. شاخص تولید نهایی نسبت به حداقل عمق آب 4/1 و برای حداکثر عمق آب 86/0-کیلوگرم به ازای هر یک سانتی متر عمق آب بود. شاخص تولید نهایی نسبت به حداقل و حداکثر مصرف کود پتاسیم به ترتیب 92/3 کیلوگرم و 77/3 کیلوگرم محاسبه شد. همچنین نتایج نشان داد با اعمال کم آبیاری در شرایط محدودیت آب، عمق بهینه آب مصرفی نسبت به عمق بیشینه در سطوح 75، 5/112 و 150 کیلوگرم کود پتاسیم در هکتار به ترتیب 29/13، 34/14 و 1/13 سانتی متر کاهش مصرف آب داشته است. همان گونه که ملاحظه می شود، افزایش کود پتاسیم تا سطح 75 درصد باعث صرفه جویی بیشتری در مصرف آب گردید. استفاده از کود پتاسیم می تواند باعث تعدیل خسارات ناشی از تنش خشکی در چای ترش شود.

یکی از راهکارهای برقراری تعادل زیست محیطی، بررسی و مدیریت آسیب پذیری آبخوان است. جهت تصمیم گیری و مدیریت آبخوان لزوم برنامه ریزی جهت شناسایی عرصه های آسیب پذیر بسیار مهم است. روشها و شاخص های متعددی جهت بررسی آسیب پذیری آبخوان ها ارائه شده اند که هریک از این شاخص ها براساس مجموعه ای از فاکتورها مورد استفاده قرار می گیرد. در این مطالعه از 5 شاخص آسیب پذیری در منطقه ساحلی به منظور بررسی و مقایسه این روشها نسبت به هم مورد استفاده قرار گرفته است. شاخص های DRASTIC، SINTACS، SI، GALDIT و GODS به بررسی وضعیت حساسیت آبخوان از نظر ذاتی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج استخراجی از این 5 شاخص با توجه به ماهیت هریک از آنها متفاوت بوده و به منظور افزایش دقت نتایج و استفاده کاربردی از این نتایج در مناطق ساحلی واسنجی وزن و رتبه ها با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی و آنتروپی انجام گرفت. بدین منظور از همبستگی بین هر شاخص آسیب پذیری با غلظت TDS، نیترات و کلراید استفاده و وزن پارامترهای هر شاخص واسنجی گردید. آنالیز حساسیت پارامترهای مختلف در شاخص های آسیب پذیری نشان داد که شاخص GALDIT با توجه به در نظرگیری اثر پیشروی آب شور دریا این حساسیت را در نتایج منعکس می کند. پارامتر عمق تا سطح ایستابی در سایر شاخص ها و پارامتر فاصله از دریا معیار حساس و با اهمیتی در شاخص GALDIT بوده و پس از واسنجی مدل مشخص گردید 30 درصد آبخوان در معرض جبهه های شور نفوذ آب دریا قرار گرفته است.

در حدود 90 درصد آبی که در گلخانه ها مصرف می شود، به دو فرآیند تبخیر و تعرق و خنک سازی محیط تخصیص می یابد. حجم زیادی از آب استفاده شده در گلخانه ها بدون استفاده و به صورت هوای مرطوب توسط هواکش به بیرون هدایت می شود که قابل بازیافت بوده و امکان مصرف دوباره آن با تقطیر به چرخه ورودی آب گلخانه وجود دارد. از اینرو، هدف از انجام این تحقیق، در گام نخست بررسی امکان تولید آب از هوای مرطوب خارج شده از گلخانه و در گام بعدی بررسی تأثیر پارامترهای طول مبدل حرارتی و سرعت هوای ورودی روی میزان آب بازیافت شده است. این مطالعه در قالب 9 تیمار آزمایشی با سه طول متغیر (5/0، 1 و 5/1 متر) و سه سرعت هوای ورودی (5/0، 8/0 و 2/1 متر بر ثانیه)، در یک مدل گلخانه ای با ابعاد 5/1×1×2 مترمکعب انجام گردید. نتایج نشان داد که افزایش طول و سرعت هوای ورودی باعث افزایش تولید آب می شود به طوری که بیشترین مقدار آب چگالش شده در طول 5/1 متر و سرعت هوای 2/1 متر بر ثانیه به دست آمد. همچنین، مقدار آب تولیدی حدود 3 برابر شد به طوری که مقدار آب تولیدی در بیشترین میزان خود به 60 لیتر در طول 5/1 متر و سرعت 2/1 متر بر ثانیه رسید. همچنین، نتایج نشان داد که می توان با استفاده از مبدل حرارتی، حدود 10 تا 30 درصد آب مصرفی برای آبیاری و سرمایش (هواکش و پوشال) را بازیافت کرد.

یکی از مسائل مهم در مدیریت منابع آب، تهیه و توسعه مدل های مناسب به منظور پیش بینی دقیق تر فرآیند جریان رودخانه ها می-باشد. بدین منظور در مطالعه حاضر برای پیش بینی جریان ماهانه رودخانه بختیاری، در دوره آماری 1395-1334، از مدل های سری-زمانی خطی (ARMA)، مدل هوشمند شبکه بیزین (BN) و مدل تلفیقی BN-ARMA استفاده شد. عملکرد مدل های توسعه یافته براساس شاخص های آماری جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب همبستگی (CC) و آماره کلینگ-گوپتا (KGE) مورد ارزیابی قرار گرفتند. از بین مدل های سری زمانی برازش یافته به داده ها، مدل AR(3) با داشتن کمترین مقدار معیار اکایکه اصلاح شده برابر با 3/1089 به عنوان مدل مناسب سری ماهانه جریان انتخاب گردید. نتایج نشان داد که مدل AR(3) با خطای ( ) 786/47 از عملکرد قابل قبولی برخوردار است. برای مدل سازی جریان ماهانه رودخانه با استفاده از مدل BN از حافظه های دبی یک ماه قبل، دو ماه قبل تا پنج ماه قبل استفاده شد. نتایج نشان داد که با توالی سه ماه جریان عملکرد مدل به بهینه ترین حالت ممکن رسیده و با افزایش تعداد ورودی ها عملکرد آن تضعیف می شود. ضریب همبستگی، جذر میانگین مربعات خطا و KGE در بهترین حالت مدل BN در مرحله آزمون به ترتیب 826/0 و ( ) 303/45 و 789/0 می باشد. در مرحله بعد تلفیق مدل های BN و ARMA(3, 0) انجام شد. نتایج حاصل نشان داد که مدل تلفیقی BN-ARMA به طور قابل ملاحظه ای دقت مدل سازی را افزایش داده و خطای پیش بینی را از ( ) 303/45 به ( ) 021/15 کاهش داد.

سامانه های نوین آبیاری، از مهم ترین عواملی است که بر تولیدات مزرعه ای، مصرف آب و بهره وری اثر می گذارد اما عملکرد این سامانه ها نیازمند بررسی دقیق است. بدین منظور، پژوهشی با عنوان تأثیر سامانه های آبیاری نواری سطحی DI)) و زیرسطحی (SDI) با سطوح مختلف کم آبیاری بر میزان عملکرد، اجزاء عملکرد و بهره وری آب در ذرت رقم SC 704، در قالب طرح فاکتوریل اسپلیت بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی در مزرعه معاونت آب و خاک وزارت جهاد کشاورزی (کرج) در تابستان 1397 انجام شد. تیمارها شامل 50، 75 و 100 درصد نیاز آبی در هرکدام از روش های آبیاری نواری سطحی و زیرسطحی بود. در مجموع 54 نوار آبیاری مورد آزمایش قرار گفت. بر اساس نتایج، اثر متقابل تنش و روش آبیاری در مورد طول بوته بی معنی و وزن بوته خشک و شاخص برداشت در سطح احتمال 1 درصد و سایر صفات در سطح احتمال 5 درصد معنی دار بود. همچنین نتایج نشان داد که بیش ترین عملکرد دانه به میزان 33/22 تن بر هکتار و 31/22 تن بر هکتار به ترتیب از تیمارهای DI=%100 IR و SDI=%100 IR حاصل شد که این دو تیمار، اختلاف معنی داری با یکدیگر نداشتند. کمترین عملکرد دانه از تیمار DI=%50 IR به دست آمد که در مقایسه با تیمار بدون تنش در آبیاری نواری سطحی، به میزان 33 درصد افت عملکرد داشت. تیمار SDI=%50 IR دارای بیش ترین میزان بهره وری آب آبیاری (75/2 کیلوگرم بر مترمکعب) بین سایر تیمارها بود. بهره وری در این تیمار نسبت به تیمار بدون تنش رطوبتی در آبیاری نواری زیرسطحی به میزان 6/53 درصد افزایش داشت.

پیش بینی جریان رودخانه برای برنامه ریزی و مدیریت سیستمهای منابع آب بسیار حائز اهمیت بوده و میزان دقت انجام این فرآیند در درستی پیاده سازی اهداف برنامه ریزی شده نقشی بنیادین دارد. از طرفی، محاسبات نرم قابلیت بالایی در مدلسازی فرآیند های هیدرولوژیک دارد. ازینرو، در این پژوهش، مدل ترکیبی موجک-برنامه ریزی بیان ژن در مقایسه با رویکرد منفرد آن توسعه داده شده، تا جریان روزانه رودخانه خشکرود واقع در استان گیلان، را پیش بینی کند. بدین منظور، علاوه بر فرآیند پیش پردازش دادههای هیدرومتری، تأثیر پارامترهای هواشناسی در عملکرد و کارایی مدل نیز بررسی شده است. همچنین، پیش پردازش با ویژگی های مختلف و پیش بینی برای چهار زمان یک، دو، سه و شش روز انجام شد. برای ارزیابی عملکرد مدلها از شاخصهای آماری ضریب همبستگی(R)، شاخص توافق(Ia)، ضریب ناش-ساتکلیف(NSE)، خطای مطلق میانگین(MAE)، جذر متوسط مربعات خطا(RMSE) و معیار جریان حدی(PFC) استفاده شد. نتایج نشان میدهد که استفاده از موجک برای پیش پردازش دادهها موجب ارتقای قابل ملاحظه کارایی مدل ترکیبی در مقایسه با مدل منفرد شده است، به گونه ایکه ضریب همبستگی دادههای ارزیابی برای زمان پیش بینی سه روز از 0/27 به 0/80 افزایش و همزمان خطای مطلق میانگین از 1/4 به 0/80 مترمکعب در ثانیه کاهش یافته است. از طرف دیگر، پارامترهای هواشناسی موجب شدند که مقادیر حدی در سری زمانی دادههای دبی رودخانه بخوبی پیش بینی شده و کارایی مدل در پیش بینی مقادیر مذکور به مقدار قابل ملاحظه ای ارتقا یابد. نتایج حاصل از این مطالعه بیانگر آن است که رویکرد ترکیبی موجک-برنامه ریزی بیان ژن در ترکیب با پارامترهای هواشناسی، میتواند با کارایی بالایی در پیش بینی جریان بکار رود.

این پژوهش به بررسی میزان تاثیر ارتقا عملکرد توزیع آب سطحی کشاورزی در تعادل بخشی و احیا آبخوان در شرایط کم آبی می-پردازد. در گام نخست، مدل عددی آبخوان، با کد MODFLOW، به منظور تحلیل مکانی تعادل بخشی آبخوان توسعه داده شد. در ادامه مدل شبیه ساز هیدرولیک جریان سیستم توزیع آب در نرم افزار MATLAB توسعه، کالیبره و صحت سنجی شد و با مدل کنترل خودکار سیستم بهره برداری سامانه توزیع لینک شد. نهایتا با لینک نمودن مدل های توسعه داده شده، تأثیر استفاده از روش ارتقا بهره برداری شبکه آبیاری، در قالب سناریو جهت تعادل بخشی آبخوان، بررسی گردید. نتایج تحقیق نشان داد با ارتقا عملکرد سیستم توزیع آب کشاورزی، حتی در شرایط کم آبی، میانگین شاخص کفایت توزیع آب کشاورزی در محدوده های زراعی در سامانه ی کنترل خودکار غیرمتمرکز در حدود 32. 7 درصد بهبود عملکرد داشته است. براین اساس میزان کاهش برداشت از آبخوان، 45. 3 درصد در روش بهره برداری خودکار غیرمتمرکز حاصل شد. نتایج مدل سازی عددی آبخوان جهت تحلیل مکانی تعادل بخشی آبخوان نشان داد که در روش معمول بهره برداری تراز آب زیرزمینی همچنان روند افزایشی افت خود را حفظ می کند. بطوریکه نتایج نمایانگر مقدار افت سالانه در حدود 150 سانتی متر تحت روش معمول بهره برداری است. با بکار گیری سامانه کنترل خودکار غیرمتمرکز و افزایش کفایت تحویل آب در روش مذکور، این امر سبب افزایش تراز در چاه های مشاهده ای قرار گرفته در شبکه آبیاری شد. راهکار تعادل بخشی آبخوان ارائه شده در این تحقیق، قابلیت توسعه برای کلیه نواحی زراعی (شبکه آبیاری) دارد که منابع تامین آب آن به صورت تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی است.

عدم امنیت آب یک نگرانی رو به رشد در سطح جهان است، به ویژه برای کشورهای در حال توسعه، که در آن طیف وسیعی از فعالیت ها از جمله کشاورزی به سیستم های تأمین آب وابسته است. ایران نیز از این قاعده مستثنی نیست. برای مثال استفاده فزاینده از منابع آب های سطحی و زیرزمینی دشت مشهد در نتیجه توسعه کشاورزی و صنایع وابسته در این دشت منجر به تشدید روند نزولی سطح آبخوان آن شده است. از این رو تاب آوری دشت مشهد نسبت به کاهش منابع آب زیرزمینی مسئله ای بسیار مهم است. در این تحقیق سعی شده است تا با توجه به نظر کارشناسان امر و با استفاده از دو روش بیزین بهترین-بدترین و فرآیند تحلیل سلسله مراتبی، پس از تعیین متغیرهای اساسی تأثیرگذار بر مدل به تحلیل اولویت این متغیرها پرداخته شود تا بتوان با استفاده از این دانش، در آینده به تعریف استراتژی های اساسی برای افزایش تاب آوری این منابع در این دشت پرداخت. با توجه به مرور ادبیات، این تحقیق اولین تلاش برای به کارگیری روش بیزین بهترین-بدترین در این حوزه تحقیقاتی است. نتایج این تحقیق نشان داده است که بترتیب نرخ تخلیه آب های زیرزمینی در کشاورزی (با وزن نهایی 18103/0 در بخش BWM و 21216/0 در بخش AHP)، منابع آب زیرزمینی موجود کشاورزی (با وزن نهایی 20104/0 در بخش BWM و 174165/0 در بخش AHP)، میزان تلفات آب سطحی و زیرزمینی در بخش کشاورزی (با وزن نهایی 10248/0 در بخش BWM و 0884/0 در بخش AHP)، با ترتیبی متفاوت در دو روش، بالاترین اهمیت را دارا می باشند.

احداث سرریزها در پیچ رودخانه، مشکلاتی را از نظر عدم تقارن توزیع جریان در آبگیرهای طرفین رودخانه پدید می آورد. یکی از فرضیه ها جهت یکنواختی جریان عرضی، تغییر پروفیل تاج سرریز از حالت افقی به حالت شیبدار در عرض پیچ آبراهه است. در این تحقیق، کارکرد سرریزهای لبه پهن با تاج افقی و شیبدار در پیچ آبراهه، با هدف یکنواختی بده جریان ورودی به آبگیرهای ساحل چپ و راست، در شرایط جریان آب صاف مورد ارزیابی قرارگرفته است. کارکرد سرریز با تاج افقی و شیبدار در مدل فیزیکی مورد آزمون قرار گرفت، و مدل ریاضی FLOW-3D بر اساس این نتایج تجربی واسنجی و تأیید گردید. با اطمینان از قابلیت مدل ریاضی، سناریو های جدید برای بررسی اثرات پارامترهای مختلف (نظیر: موقعیت سرریز در پیچ؛ شیب تاج سرریز؛ هندسه آبگیر شامل زاویه آبگیر، عرض آبگیر و ارتفاع آستانه آبگیر؛ و شرایط جریان بالادست) مورد آزمون قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که سرریز شیبدار عملکرد بهتری در کاهش شیب عرضی در مقاطع بالادست سرریز و افزایش بده جریان به آبگیرها دارد. بهترین شرایط برای یکنواختی بده جریان در آبگیرهای طرفین پیچ آبراهه، استقرار سرریز شیبدار (با زاویه تاج 2 تا 5 درجه نسبت به افق، و شیب به سمت دیواره خارجی) در موقعیت 30 تا 60 درجه در میانه پیچ؛ با زاویه آبگیری بین صفر و 60 درجه؛ با نسبت (1: 10) عرض آبگیر به آبراهه؛ و همراه با آستانه آبگیر است. زاویه آبگیری صفر درجه بهترین است، ولی برای زاویه آبگیری 90 درجه، احداث سرریز درموقعیت 30 درجه از ابتدای پیچ توصیه می شود.

هدف از این پژوهش، توسعه یک مدل کوپل شده شبیه ساز-بهینه ساز برای برنامه ریزی و مدیریت صحیح تخصیص به منابع و مصارف بالادست تالاب شادگان است. طوری که علاوه بر حداکثر نمودن درصد تامین نیازهای حوضه در طول دوره بهره برداری، میزان شوری جریان ورودی به تالاب شادگان نیز کاهش یابد. با توجه به اهمیت این تالاب به عنوان زیستگاه فصلی پرندگان و همچنین یکی از جاذبه های مهم توریستی و لزوم حفاظت از اکوسیستم آن، توسعه یک مدل بهینه سازی کمی-کیفی برای بهره برداری بهینه از منابع آب موجود هدف این تحقیق می باشد. ابتدا بر اساس وضع موجود، مدل تهیه شده تحت عنوان سناریوی مرجع برای یک دوره30 ساله آتی(2021-2050) توسعه داده شد. برای دستیابی به بهترین عملکرد سیستم بر اساس معیارهای کمی و کیفی، بهینه سازی سیستم به کمک الگوریتمII-NSGA انجام شد. نتایج نشان داد مدل بهینه ساز، عملکرد خوبی در تامین نیازهای مختلف و همچنین کاهش شوری جریان ورودی به تالاب شادگان نسبت به سناریوی دارد. طوری که در سناریوی بهینه علاوه بر تامین مناسب نیازها با اطمینان پذیری بیش از92 درصد در کل سیستم، مقدار شوری رودخانه در محل ورودی به تالاب شادگان بخصوص در ماههای کم آب در حدود 50 درصد کاسته شود. مدل کوپل شده پیشنهادی در این تحقیق قابل کاربرد برای سایر مناطق مطالعاتی با رویکرد بهره برداری کمی-کیفی می باشد و قادر است نقاط بحرانی رودخانه از نظر کمی و کیفی را شناسایی و راه حل های بهینه برای بهبود وضعیت رودخانه و همچنین اکوسیستم پایین دست ارایه دهد.

کمبود منابع آب یکی از مهم ترین چالش ها ی مدیریت آب در کشور است. این چالش با توجه به افزایش روز افزون تقاضا به دلیل رشد جمعیت و توسعه بخش کشاورزی بیش تر اهمیت می یابد. تلقی از آب به عنوان یک کالای باارزش و دارای قیمت واقعی، می تواند راه مناسب مصرف و مشوقی برای ذخیره و حفاظت آن را فراهم کند. هدف این مقاله بررسی نقش بازار در تخصیص بهینه آب در دشت شازند است. تغییرات سطح زیرکشت محصولات آبی و سود ناخا لص در دو حالت (وجود بازار آب و عدم وجود بازار آب) در سال زراعی 1398-1397 با استفاده از نرم افزار گمز1 و به روش برنامه ریزی ریاضی مثبت محاسبه و مقایسه گردید. داده ها ی موردنیاز به صورت کتابخانه ای از سازمان آب منطقه ا ی، جهاد کشاورزی و سازمان مدیریت و برنامه ریزی استان مرکزی تهیه گردیده است. نتایج نشان می دهد که برقراری بازار آب، تأثیر مثبت 33/4 درصدی در سود ناخالص کشاورزان منطقه خواهد داشت. هم چنین کشت محصولاتی نظیر گندم، جو، لوبیا چیتی، نخود، لوبیای سفید و عدس سودآوری بیش تری برخوردار هستند و می توانند سطح زیرکشت بیش تری را به خود اختصاص دهند. براساس نتایج، پیشنهاد می شود جهت مدیریت بهینه تقاضای آب در اراضی شازند، بستر لازم برای شکل گیری بازار آب فراهم گردد و کشاورزان منطقه باید محصولات صادرات گرا و تجاری مانند لوبیای چیتی، لوبیای سفید، نخود و عدس و. . . را که از سودآوری بیش تری برخوردار است را جایگزین محصولات با مصرف بالای آب و سود پایین کنند.