تحقیقات آب و خاک ایران
سال:1399 | دوره:51 | شماره:5 |تعداد مقالات:20

شناسایی مناطق آسیب پذیر به تخریب سرزمین لازمه مدیریت پایدار منابع طبیعی است که یکی از گام های موجود در چارچوب حفاظتی محسوب می شود. در پدیده تخریب سرزمین موضوعی که بسیار اهمیت دارد، شناسایی مناطق حساس به تخریب و همچنین ارزیابی میزان آسیب پذیری به این پدیده است. هدف از این مطالعه ارزیابی آسیب پذیری تخریب سرزمین در حوضه آبخیز مهارلو-بختگان با استفاده از روش تصمیم گیری چند معیاره است. بدین منظور از نه پارامتر کاربری اراضی، پوشش گیاهی، شوری خاک، کمیت و کیفیت آب زیرزمینی، تراکم دام، سطح سواد و تمرکز جمعیتی برای تهیه نقشه آسیب پذیری استفاده شد. در مرحله اول با استفاده از چارچوب eDPSIR، روابط بین پارامترها مشخص شد. سپس با استفاده از روش فرآیند تحلیل شبکه ای (ANP)، وزن هر یک از پارامترها تعیین شد. سپس بعد از فازی سازی لایه ها، با ترکیب آن ها در محیط سامانه اطلاعاتجغرافیایی (GIS)، نقشه آسیب پذیری تخریب سرزمین تولید شد. نتایج نشان داد که کلاس آسیب پذیری شدید در تمام طبقات ارتفاعی به جز 200 متر اولیه، بیشترین مساحت را شامل می شود. در کل منطقه، بیشترین طبقه آسیب پذیری در کلاس شدید بوده که حدود 31/64 درصد از مساحت منطقه را در بر می گیرد. در بررسی آسیب پذیری کاربری های مختلف مشخص شد که کلاس آسیب پذیری شدید بیشتر شامل کاربری مرتع و کلاس آسیب پذیری متوسط بیشتر شامل کاربری کشاورزی آبی است که نشان دهنده مقدار آسیب پذیری زیاد این کاربری ها و اثر فعالیت های انسانی بر تخریب را نشان می دهد. این درصد از آسیب پذیری اراضی مرتعی و کشاورزی به دلیل اهمیت پارامترهای کاربری اراضی و پوشش گیاهی است که بیشترین وزن را در بین سایر پارامترها در آسیب پذیری به تخریب سرزمین دریافت کرده اند.

توزیع جرم ذرات در اندازه های مختلف تاثیر اساسی در آرایش منافذ دارد؛ به طوری که پایه شکل گیری بسیاری از مدل های منحنی رطوبتی می باشد. نبود بخشی از اندازه ذرات می تواند منجر به توزیع دو الگویی اندازه ذرات شود که در این حالت مدل های توسعه یافته منحنی رطوبتی برای خاک های تک الگویی کارایی خود را از دست می دهند. در این پژوهش سعی شد میزان صحت برآورد منحنی رطوبتی توسط سه مدل Arya et al. (1999)، Mohammadi and Vanclooster (2011) (MV) و اصلاح شده آن با ادغام با مدل منحنی رطوبتی ونگنوختن (MV-VG) در کلاس های مختلف بافتی و به ویژه در نواحی دو الگویی مورد بحث قرار گیرد. بدین منظور 94 نمونه خاک از داده های پایگاه داده ای UNSODA که دارای اطلاعات مربوط به منحنی رطوبتی و توزیع اندازه ذرات بودند، انتخاب و منحنی رطوبتی آن ها بر اساس سه مدل مذکور برآورد شد. دقت برآورد با استفاده از سه آماره صحت سنجی RMSE، NSE و R2 ارزیابی شد. نتایج نشان داد که مدل ها در کلاس های بافت لوم، لوم سیلتی و رس سیلتی که تک الگویی هستند و نیز کلاس های بافت شنی، شن لومی و لوم شنی که درصد شن در آن ها زیاد است (حذف بخش سیلت اثر چندانی بر توزیع اندازه ذارت ندارد)، از دقت مناسبی برخوردار هستند. لیکن در کلاس های بافتی قرارگرفته در نواحی دو الگویی مثلث بافت خاک همانند لوم رس شنی، لوم رسی، رس شنی و رسی، صحت برآورد به شاخص دو الگویی نمونه خاک بستگی دارد. میانگین آماره های صحت سنجی RMSE، NSE و R2 برای سه مدل مورد بررسی، در دامنه توزیع تک الگویی به ترتیب 044/0، 378/0 و 921/0 و در دامنه دو الگویی 062/0، 501/2-و 859/0 به دست آمد. همچنین مشخص شد دقت سه مدل فوق با یکدیگر متفاوت بوده و مدل MV-VG ضمن اینکه مستقل از خاصیت دو الگویی توزیع اندازه ذرات بوده و همبستگی غیر معنی داری با شاخص دو الگویی داشت، با صحت بیشتری توانست منحنی رطوبتی را از توزیع اندازه ذرات برآورد نماید.

مدیریت آب در بخش کشاورزی به عنوان مهمترین مصرف کننده آب ضروری است. ارزیابی مقدار آب واقعی مورد استفاده محصولات مختلف کشاورزی می تواند در شناخت و ارائه راهکارهای مناسب برای کاهش مصرف آب کشاورزی بسیار مؤثر باشد. در این تحقیق جهت بررسی مقدار آب مورد مصرف محصولات تولیدی استان سیستان و بلوچستان از شاخص های ردپای آب و شاخص تأمین نسبی آب آبیاری استفاده شد. ﺷ ﺎ ﺧ ﺺ ردﭘ ﺎ ی آب ﺑ ﻪ ﻋ ﻨ ﻮ ان ﯾ ﮏ ﺷ ﺎ ﺧ ﺺ ﺟ ﺎ ﻣ ﻊ ﻧ ﺸ ﺎ ن دﻫ ﻨ ﺪ ه ﻣ ﻘ ﺪ ار واﻗ ﻌ ﯽ آب ﻣ ﺼ ﺮ ﻓ ﯽ ﺑ ﺮ اﺳ ﺎ س ﺷ ﺮ اﯾ ﻂ و اﻗ ﻠ ﯿ ﻢ ﻫ ﺮ ﻣ ﻨ ﻄ ﻘ ﻪ ﻣ ﯽ ﺑ ﺎ ﺷ ﺪ . ردپای آب در چهار جزء ردپای آب سبز، آبی، خاکستری و سفید مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بهره وری آب محصولات مختلف از دیدگاه اقتصادی بررسی شد. نتایج نشان داد در بین محصولات زراعی و باغی به ترتیب گندم و پسته بالاترین ردپای آب سبز را داشتند. از نظر ردپای آبی، ذرت، انار و انگور دارای کمترین ردپای آبی بودند. از نظر ردپای آب خاکستری، گندم و پسته به ترتیب بالاترین ردپای آب خاکستری را دارا بودند. از دیدگاه ردپای آب سفید نیز گندم و پسته بیشترین ردپای آب را داشتند. در مجموع ردپای آب، گندم از بین محصولات زراعی و پسته از محصولات باغی بالاترین ردپای آب را دارا بودند. از دیدگاه بهره وری اقتصادی از بین محصولات زراعی، جو و گندم کمترین بهره وری اقتصادی و ذرت خوشه ای بیشترین بهره وری اقتصادی را داشت. از محصولات باغی، موز با 64/2562 هزار ریال بر متر مکعب بیشترین و پسته با 4/29 هزار ریال بر متر مکعب کمترین بهره وری اقتصادی را دارا بودند. مقادیر شاخص تأمین نسبی آب آبیاری بیشتر از یک به دست آمد که نشان می دهد تمامی محصولات بیش از اندازه آبیاری می شوند. بنابراین با توجه به بالابودن ردپای آب در محصولات تولیدی استان بایستی اولویت کاشت محصولات در هر منطقه بر اساس ردپای آب مورد توجه قرار گیرد. همچنین جهت افزایش بهره وری آب آبیاری از روش های کم آبیاری استفاده شود.

نیترات یکی از مهم ترین آلوده کننده های آب زهکش، در اراضی کشاورزی است. حذف یا کاهش بیولوژیکی نیترات، اخیراً در نقاط مختلف دنیا موردتوجه قرار گرفته است. راکتورهای زیستی توسط فرآیند نیتروژن زدایی، یکی از جدیدترین راه حل ها، برای این منظور هستند. برای استفاده بهینه از راکتور زیستی نیاز به تجربیات علمی و محلی است. با توجه به وجود شبکه آبیاری و زهکشی مغان، و حجم بالای پساب تولیدی، این تحقیق به منظور بررسی کارآیی راکتور زیستی برای حذف نیترات متناسب با شرایط دشت مغان انجام شد. مقطع راکتور زیستی مثلثی و زمان های ماند آب در آن 16، 12 و 24 ساعت در نظر گرفته شد. هسته راکتورهای زیستی از تراشه چوب، کاه و کلش گندم و تراشه ساقه ذرت به عنوان تیمار اصلی، و هر تیمار دارای سه تکرار انتخاب شد. نتایج نشان داد به طور متوسط در زمان ماند 12 ساعت، تراشه چوب نیترات اولیه را 84/29 درصد کاهش داد که بیش ترین درصد حذف نیترات را در بین مواد آلی داشت، و عملکرد دو ماده آلی دیگر، با توجه به آزمون دانکن، تفاوت معنی داری نداشتند. در زمان ماند 16 ساعت عملکرد تیمارهای مواد آلی از نظر آماری برای حذف نیترات کاملاً با هم متفاوت بود، و تیمارهای تراشه چوب، کاه و کلش گندم و تراشه ساقه ذرت به ترتیب با درصد حذف 1/40، 23/35 و 28 اولویت بندی شدند. در زمان ماند 24 ساعت اگر چه از نظر آماری هر سه تیمار ماده آلی عملکرد یکسانی برای حذف نیترات از پساب کشاورزی داشتند، اما تیمار تراشه چوب با درصد حذف 75/46 بهترین عملکرد را داشت. همچنین نتایج نشان داد که برای هر سه تیمار ماده آلی با افزایش زمان ماند درصد حذف نیترات نیز افزایش می یابد.

سرریزهای کنگره ای سازه هایی هستند که برای انتقال جریان های بزرگ در هدهای کم، با افزایش طول مؤثر تاج سرریز با توجه به وسعت کانال طراحی شده اند. در این پژوهش سرریزهای کنگره ای قوسی ذوزنقه ای با شعاع قوس و طول سیکل متفاوت مورد بررسی قرار گرفتند. آزمایش های متعددی با استفاده از روش مدل سازی فیزیکی برای تعیین تأثیر نسبت شعاع قوس به عرض سیکل میانی (R/w1) و نسبت طول سیکل سرریز به عرض سیکل میانی (B/w1) بر ضریب دبی سرریز، انجام شد. آزمایش ها بر روی یک فلوم مستطیلی به طول 6 متر، ارتفاع و عرض 6/0 متر انجام شد. با استفاده از آنالیز ابعادی به روش باکینگهام مشخص شد که ضریب دبی تابع سه پارامتر هد هیدرولیکی، شعاع قوس سرریز و نسبت طولی سرریز خواهد بود. به طورکلی نتایج این تحقیق نشان داد با افزایش نسبت شعاع قوس در سرریز کنگره ای قوسی دوزنقه ای، ضریب دبی تا 3/27 درصد افزایش می یابد. همچنین با کاهش نسبت طول سیکل از 5/1=B/w1 به 1=B/w1، ضریب دبی سرریز تا حدود 7/29 درصد افزایش یافت.

با توجه به پراکنش فصلی نامناسب بارش در استان مازندران و کمبود منابع آب برای آبیاری مرکبات در سالهای اخیر، عموماً این درختان در فصول گرم سال تحت تنش آبی قرار می گیرند. به منظور بررسی تنش آبی بر عملکرد کمی و کیفی پرتقال، پژوهشی در قالب طرح بلوک کاملاً تصادفی با چهار تیمار و چهار تکرار در پژوهشکده مرکبات و میوه های نیمه گرمسیری شهرستان رامسر در سال 1397-1398 اجرا شد. تیمارهای آزمایشی شامل آبیاری کامل (FI)، کم آبیاری (DI) آبیاری بخشی ریشه (PRD) و آبیاری بخشی ریشه بدون جابجایی (FPRD) در سطح 50 درصد آبیاری کامل بودند. در پایان مطالعه خصوصیات کمی و کیفی درخت و میوه شامل آماس نسبی برگ، پتانسیل آب برگ، طول و قطر شاخه، قطر میوه، سرعت رشد نسبی میوه، عناصر موجود در برگ، وزن میوه های ریخته شده، طول و عرض و ضخامت پوست و حجم میوه، عملکرد، ویتامین C، مواد جامد محلول (TSS)، اسیدیته قابل تیتراسیون (TA)، شاخص رنگ (Chroma، CI، h، L) اندازه گیری و مقایسه بین تیمارها براساس آزمون SNK در سطح پنج درصد انجام شد. نتایج نشان داد اختلاف بین طول و قطر شاخه، میزان عناصر موجود در برگ، محتوای نسبی آب برگ، وزن میوه های ریخته شده بین تیمارها معنی دار نبود. همچنین با توجه به اینکه بین تیمارها از نظر خصوصیات کیفی میوه تفاوت معنی دار نبود ولی هر سه تیمار PRD، FPRD و DIازکیفیت خوبی نسبت به FI برخوردار بودند. مقایسه مقدار پتانسیل آب برگ، سرعت رشد نسبی و قطر میوه بین تیمارها، تفاوت معنی داری را نشان داد. روش های FPRD، PRD و DI سبب کاهش مصرف آب و افزایش کارایی مصرف آب شدند. با توجه به شاخص رنگ میوه، بیشترین میزان بازارپسندی میوه در روش DI مشاهده گردید. روش PRD باعث کاهش اندکی در وزن میوه شد ولی باعث افزایش میزان TSS وTA گردید که در تولید آب میوه بسیار مهم می باشند.

قسمت هایی از مجاری روباز اعم از رودخانه ها که در آن معمولا جریان سرعت پایین تری دارد، مانند مناطق ماندابی و مناطق هایپوریک، می توانند به ذخیره سازی موقت مواد ردیاب کمک کنند و باعث نگه داشت آلودگی و افزایش پارامتر زمان ماند شده و انتقال آلودگی در جریان را تحت تاثیر قرار دهند. در این تحقیق، اثر مخازن پشت سر هم ایجاد شده در رودخانه ها تحت تاثیر احداث بندهای گابیونی که معمولاً برای کنترل سیلاب اجرا می گردند، در ایجاد مناطق ماندابی و افزایش زمان ماند مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور 36 آزمایش مختلف با متغیرهایی شامل 3 نوع سنگ دانه، 4 دبی و 3 غلظت ورودی بر روی 2 مخزن سری گابیونی نصب شده داخل یک فلوم آزمایشگاهی انجام گردید. از مدل HCIS که شامل پارامترهای (λ ، و ) است، برای به دست آوردن زمان ماند و حجم مخازن پشت بندها و تعیین پارامترهای هیدرولیکی جریان استفاده گردید. با بررسی نتایج مشاهده گردید که پارامترهای زمان انتقال برای تست های ردیاب، به-صورت خطی با تعداد بندها (N) و حجم مخزن پشت آن افزایش می یابد. همچنین بین سایر پارامترهای زمانی به دست آمده از منحنی های رخنه آزمایشگاهی و تعداد بند ها، رگرسیون خطی برقرار گردید. شیب رگرسیون خطی برای (زمان از آغاز تا انتهای بازوی پایین رونده) در مقابل N و حجم مخزن، بزرگتر از مقدار مشابه برای (زمان از لحظه تزریق آلودگی تا زمان آغاز حرکت صعودی بازوی بالارونده منحنی رخنه) بود که بیانگر زمان ماند بیشتر در اثر ذخیره سازی موقت در سیستم است. همچنین مشاهده گردید که پارامترهای زمانی استخراج شده از مدل HCIS نیز به صورت خطی با N و فاصله از نقطه ی تزریق افزایش می یابد.

ناحیه ی اختلاط منطقه ی فعالی است که در آن آب های زیرزمینی و سطحی مخلوط می شوند و از این طریق، آلاینده های موجود در آب های سطحی به آب های زیرزمینی منتقل می شوند. در مطالعه حاضر به نقش ناحیه اختلاط رودخانه زرجوب و آبخوان فومنات و بررسی تأثیر آن بر کیفیت آب زیرزمینی از طریق مدل سازی پرداخته شده است. برای رسیدن به این هدف، در سال آبی 96-1395، از سه نقطه در رودخانه زرجوب و سه حلقه چاه در اطراف رودخانه زرجوب نمونه برداری انجام شد. در ادامه، ناحیه اختلاط برای دو پارامتر غیرواکنشی (TDS) و واکنشی (NO3) مورد بررسی قرار گرفت. هنگامی که هدف تعیین ناحیه اختلاط پارامتر TDS بود با تغییر غلظت TDS رودخانه و استفاده از مدل های MODFLOW و MT3D رفتار آبخوان در مجاورت رودخانه زرجوب در دو فصل زراعی و غیرزراعی بررسی شد. نتایج نشان داد که ناحیه اختلاط در فصل غیرزراعی در فاصله 20 متری از رودخانه است. درحالی که این فاصله در فصل زراعی به طور قابل توجهی کمتر از 20 متری از رودخانه قرار می گیرد. همچنین ارزیابی غلظت TDS آب زیرزمینی در دو فصل نشان داد که غلظت TDS در فصل زراعی کاهش بیشتری نسبت به فصل غیرزراعی دارد که این می تواند به دلیل افزایش بهره برداری از آبخوان و سرعت بالاتر حرکت آب زیرزمینی در فصل زراعی باشد. سپس، برای تعیین ناحیه اختلاط پارامتر NO3 از مدل های MODFLOW و RT3D استفاده شد. در این بخش برای تعیین اثر فعالیت های میکروبی، مدل در دو حالت اجرا شد. نتایج نشان داد که در حالت بدون اعمال تجزیه زیستی در ناحیه اختلاط، این ناحیه در فاصله 25 متری از رودخانه قرار می گیرد، درحالی که در حالت اعمال تجزیه زیستی، ناحیه اختلاط در فاصله کمتر از 20 متر قرار می گیرد.

یکی از مهم ترین پیامد های زیست محیطی مواد زائد شهری، تولید شیرابه ناشی از مواد آلی در محل دفن می باشد. شیرابه مایع بسیار خطرناکی است که باعث آلودگی آب های سطحی، زیرزمینی و خاک های اطراف می شود. پارامترهای مکانیکی خاک تحت تأثیر تماس با شیرابه تغییر می کند که این تغییرات به نوع خاک و شیرابه وابسته است. شایان ذکر است که این تغییرات در خاک مراکز دفن، ممکن است که بر پایداری ساختاری سازه مرکز دفن اثرگذار باشد. بنابراین در این پژوهش به بررسی اثر شیرابه طبیعی مرکز دفن زباله آق قلا بر خاک ریزدانه سیلتی-رسی محل دفن پرداخته شد. به این منظور شیرابه طبیعی مرکز دفن زباله آق قلا و خاک محل مرکز دفن که از قبل تماسی با شیرابه نداشته است، تهیه شد. سپس نمونه های حاوی 0، 5 و 15 درصد شیرابه تهیه شد و در سه زمان عمل آوری 7، 14 و 28 روزگی تحت آزمایش سه محوری تحکیم نیافته-زهکشی نشده قرار گرفتند. در تحلیل نتایج آزمایش ها، به بررسی منحنی تنش-کرنش با در نظر گرفتن میزان درصد شیرابه، زمان قرارگیری در معرض شیرابه و فشار همه جانبه به عنوان متغیر های اعمالی به نمونه ها پرداخته شد. علاوه بر این نتایج مربوط به مقادیر چسبندگی و زاویه اصطکاک مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که افزودن شیرابه موجب کاهش حداکثری تنش محوری اضافی خاک می شود و این روند با افزایش غلظت شیرابه و گذشت زمان در خاک افزایش می یابد. علاوه بر آن بررسی تغییرات مقادیر زاویه اصطکاک و چسبندگی نشان داد که آلوده شدن خاک به شیرابه منجر به کاهش زاویه اصطکاک و افزایش چسبندگی آن می شود.

تبخیر-تعرق مولفه ای مهم در بیلان آبی و یک عنصر کلیدی در مدیریت منابع آب به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران است. هدف از این پژوهش، بررسی عدم قطعیت برآوردهای تبخیر-تعرق واقعی (ETa) حاصل از یک مدل مبتنی بر سنجش از دور و دو پایگاه داده های اقلیمی است. برای این منظور مقادیر ETa حاصل از مدل پریستلی-تیلور(PT-JPL) و دو پایگاه داده GLEAM و ERA-Interim برای حوضه کرخه در دوره زمانی 2017-2013 تهیه شد. جهت تحلیل عدم قطعیت برای هر یاخته مکانی (با تفکیک 25/0× 25/0) در حوضه از روش کلاه سه گوشه(TCH) استفاده شد. نتایج تحلیل عدم قطعیت نشان داد که داده های ETERA-Interim، ETGLEAMو ETPT-JPL به ترتیب در 38، 13 و 49 درصد یاخته ها دارای عدم قطعیت کمتری هستند. بیشترین درصد یاخته ها با کمترین عدم قطعیت در زیر حوضه های سیمره، کرخه جنوبی و گاماسیاب مربوط به مدل ETPT-JPL به ترتیب 4/54، 3/72 و 50 و در زیر حوضه های قره سو و کشگان متعلق به پایگاه داده ETERA-Interim به ترتیب 5/55 و 4/53 درصد بود. بررسی تغییرات ارتفاعی ETa حوضه کرخه نشان داد که بر مبنای کمترین عدم قطعیت، نتایج دو پایگاه داده و مدل PT-JPL در ارتفاع 1400 تا 1800 متر از سطح دریا عملکرد بهتری دارند. داده های ETPT-JPL در اقلیم خشک گرم و داده های ETERA-Interimدر اقلیم نیمه مرطوب معتدل و داده های ETGLEAM در اقلیم بسیار مرطوب سرد، منتخب می باشند. بر اساس الگوی کاربری اراضی و عدم قطعیت برآوردهای تبخیر-تعرق، در یاخته هایی با کاربری کشاورزی-باغ و جنگل داده های ETGLEAM از عدم قطعیت کمتری برخوردار می باشند. در یاخته های با کاربری مراتع، داده های مدل ETPT-JPL و پایگاه ETERA-Interim و در یاخته های با کاربری دیمزار، داده های ETERA-Interim برگزیده شدند. امکان سنجی کاربست داده های مورد استفاده، نیازمند بررسی های بیشتر در سایر اقلیم ها است.

محدودیت های موجود در دسترسی به مقادیر جریان مشاهداتی با کفایت مکانی و زمانی مناسب در سطح حوضه های آبریز سبب ایجاد مشکلاتی در کاربرد مدل های هیدرولوژیکی برای محققین شده است. از سویی دیگر با توجه به گسترش فناوری های ماهواره ای در سال های اخیر، منابع اطلاعاتی ارزشمندی از مولفه های بیلان آب با استفاده از تکنیک های سنجش از دور و داده گواری تهیه و در اختیار پژوهشگران قرار گرفته است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی کارایی مقادیر تبخیر و تعرق به دست آمده از اجرای مدل های بازتحلیل شده GLEAM، W3RA و HBV در فرآیند واسنجی مدل هیدرولوژیکی VIC-3L در حوضه آبریز سفیدرود به انجام رسیده است. نتایج حاصل حاکی از آن است که در صورت استفاده از منبع بازتحلیل شده GLEAM به منظور واسنجی مدل توزیعی VIC-3L در سناریوی دوم (واسنجی سلول به سلول مدل هیدرولوژیکی)، مقادیر جریان شبیه سازی شده با 59/0NS= و80/0r= از همبستگی مناسبی با مقادیر مشاهداتی برخوردار می باشد. همچنین مقدار شاخص کلینگ گوپتا (KGE) درصورت واسنجی مدل بر اساس مقادیر جریان خروجی از حوضه برابر با 64/0می باشد؛ در حالی که در صورت استفاده از منبع بازتحلیل شده HBV در سناریوی سوم (استفاده از متوسط مقادیر پارامترهای بهینه به دست آمده در سناریوی دوم) مقدار این ضریب معادل 62/0 است. همچنین در گام زمانی ماهانه، کاربرد مقادیر تبخیر و تعرق به دست آمده از مدل بازتحیل شده HBV با دارا بودن شاخص 64/0KGE= از عملکرد بهتری نسبت به سناریوی پایه (واسنجی مدل هیدرولوژیکی با سری زمانی جریان مشاهداتی در خروجی حوضه (59/0KGE=)) برخوردار است. علاوه بر این، استفاده از منابع تبخیر و تعرق به دست آمده از مدل های بازتحلیل شده W3RA و GLEAM منجر به بهبود عملکرد مدل VIC-3L در تخمین حجم رواناب خروجی از حوضه سفیدرود شده است؛ به طوری که مقدار متوسط خطا در برآورد حجم رواناب به کمتر از به 0/4 درصد محدود می شود.

افزایش جمعیت و تقاضای مواد غذایی نیازمند نگرش جدی به افزایش بهره وری زمین های کشاورزی است. در این ارتباط مناسب ترین روش، افزایش عملکرد در واحد سطح می باشد. یکی از روش های افزایش عملکرد، افزایش حاصلخیزی خاک های کشاورزی است. شاخص های تلفیقی زیادی وجود دارند که می توانند شرایط حاصلخیزی خاک را به خوبی نشان دهند، از جمله آن ها شاخص تلفیقی باروری خاک (IFI)است. مهم ترین هدف در این تحقیق ارزیابی وضعیت حاصلخیزی خاک با استفاده از IFI و ارائه راهکارهای مناسب برای مدیریت خاک می باشد. در این راستا 128 نمونه مرکب خاک از مزرعه پژوهشی ایستگاه گلدشت (شهرستان آمل-مازندران) برای اندازه-گیری برخی از ویژگی های مهم فیزیکی و شیمیایی موثر بر کیفیت خاک تهیه گردید. سپس از منطق فازی برای رتبه بندی کیفی ویژگی های خاک، از تجزیه به مولفه اصلی برای وزن دهی این ویژگی ها و در نهایت با استفاده از مفهوم شاخص تلفیقی باروری، تلفیق ویژگی های مورد بررسی، انجام شد. نتایج نشان می دهد که مقدار شاخص تلفیقی باروری در این اراضی از 03/0 تا 20/0 در نوسان است. با استفاده از نقشه های شاخص تلفیقی، باروری مزرعه مورد نظر به چهار گروه تقسیم گردید. در مقادیر پایین شاخص تلفیقی باروری (کیفیت حاصلخیزی پایین) pH، فسفر قابل استفاده، کربن آلی و به دنبال آن نیتروژن کل کمتر از حدود بحرانی آن ها برای رشد برنج است و در مقادیر بالای شاخص تلفیقی باروری، محدودیت کربن آلی و نیتروژن کل وجود دارد. کمبود کربن آلی در کل کرت های مورد بررسی می-تواند بر حاصلخیزی خاک (نقش حیاتی در نگهداری و آزادسازی عناصر غذایی) و خصوصیات فیزیکی خاک (بهبود ساختمان خاک، تخلخل، نگهداری آب) ثاثیر انکارناپذیر دارد. یافته های ما نشان می دهد که استفاده از شاخص های تلفیقی خاک، علاوه بر نشان دادن محدودیت های موثر بر کشت محصول زراعی می تواند با ترکیب تمام خصوصیت های موثر بر رشدگیاه، نمای بهتری از مدیریت تغذیه در اراضی شالیزاری ارائه کند.

عملکرد گندم تحت تأثیر عوامل مختلف از جمله اقلیم، شیوه های مدیریت زمین و ویژگی های خاک است. بررسی روابط بین عملکرد گندم و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مهم است. در این مطالعه، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک سطحی (30-0 سانتی متر) و عملکرد محصول گندم در 34 مزرعه ی کشت گندم در اراضی زراعی شهرستان نظرآباد استان البرز در سال زراعی 1397 تعیین شد. تجزیه به مؤلفه های اصلی (PCA) جهت انتخاب داده های مؤثر بر عملکرد گندم و رگرسیون چند متغیره خطی برای تحلیل روابط بین عملکرد گندم و ویژگی های خاک مورد استفاده قرار گرفت و چهار معادله رگرسیونی استخراج شد. در معادله اول، از روش تجزیه به مؤلفه های اصلی (PCA)، در معادله دوم، از روش رگرسیون خطی به صورت گام به گام، در معادله سوم، از روش بالاترین همبستگی و در معادله چهارم، از تمام ویژگی های اندازه گیری شده استفاده شد. ارزیابی معادله ها با استفاده از آماره های میانگین هندسی نسبت خطا (GMER)، انحراف استاندارد هندسی نسبت خطا (GSDER)، جذر میانگین مربعات باقیمانده نرمال شده (NRMSE) و ضریب تبیین (R2) انجام شد. نتایج نشان داد که عملکرد گندم در منطقه از 2750 تا 10500 کیلوگرم در هکتار متغیر است و معادله ارائه شده با استفاده از مقادیر رس، فسفر قابل استفاده، مس، تخلخل، کربنات کلسیم معادل و واکنش خاک به ترتیب با مقادیر GMER، GSDER، NRMSE و R2 برابر 99/0، 19/1، 17/0 و 64/0، مناسب ترین معادله برای تعیین عملکرد گندم در منطقه تشخیص داده شد. لذا در مناطقی با شرایط اقلیمی و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مشابه منطقه مورد مطالعه می توان بر اساس معادله پیشنهادی عملکرد گندم را در حد قابل قبول برآورد کرد.

هدف از این مطالعه ارزیابی قابلیت شاخص تنش آبی گیاه (Crop Water Stress Index, CWSI) حاصل از اندازه گیری دمای پوشش گیاهی درختان زیتون با استفاده از دماسنج مادون قرمز، در بررسی وضعیت تنش آبی و برنامه ریزی آبیاری درخت زیتون بود. برای این منظور رابطه همبستگی میان شاخص تنش آبی گیاه و شاخص های محتوای نسبی آب برگ (Relative Water Content, RWC) و رطوبت خاک (Soil Water Content, SWC) تعیین شد. تیمارهای آزمایشی شامل دو رقم زیتون (کرونیکی و T2) و چهار رژیم آبیاری (آبیاری برای تأمین 100، 85، 70 و 55 درصد از نیاز آبی گیاه) بود. نتایج نشان داد که رابطه ی خط مبنای بدون تنش در طول دوره ی پژوهش و همچنین در طول روز متغیر بود. تغییرات روزانه خط مبنای بدون تنش درختان زیتون عمدتاً به دلیل تغییر در عرض از مبدأ خط مبنای بدون تنش بود که بوسیله ی تغییرات زاویه ی رأس خورشید قابل توصیف است. پس از بررسی ارتباط میان کمبود فشار بخار آب در اتمسفر (Vapor Pressure Deficit, VPD) و اختلاف دمای پوشش گیاهی و دمای هوا ()، رابطه ی برای خط مبنای بدون تنش درختان زیتون در ساعت 12: 30 بعد از ظهر تعیین شد. اثر رژیم آبیاری بر شاخص تنش آبی گیاه درختان زیتون کرونیکی و T2 در هیچ یک از اندازه گیری های انجام شده در طول دوره پژوهش، معنی دار نبود؛ بااین حال، شاخص تنش آبی گیاه با شاخص های محتوای نسبی آب برگ (کرونیکی: **67/0r2= و: **88/0r2=) و درصد جرمی رطوبت خاک (کرونیکی: **74/0r2= و: **78/0r2=) همبستگی معنی دار داشت. بنابراین، شاخص تنش آبی گیاه، شاخص مناسبی از وضعیت تنش آبی درختان زیتون کرونیکی و T2 است.

پوسته های زیستی ویژگی های هیدرولوژیکی خاک از جمله تبخیر و پویایی آب در محیط خاک را تحت تأثیر قرار می دهند. هدف از این تحقیق بررسی تأثیر پوسته های زیستی خاک بر تبخیر و پویایی آب در محیط خاک به عنوان تابعی از زمان است. بدین منظور از مرتع قره قیر استان گلستان اقدام به نمونه برداری توده خاک شور و پوسته های زیستی (دست نخورده به همراه پنج سانتی متر خاک زیرین آن) شد. در شش ستون (با ارتفاع 50 و قطر 20 سانتی متر) تا ارتفاع 43 سانتی متری خاک ریخته شد و سپس لایه پوسته زیستی همراه با پنج سانتی متر خاک زیرین آن بر روی آن ها قرار داده شد. در چهار ستون بدون پوسته تا ارتفاع 48 سانتی متر خاک ریخته شد. میزان تبخیر برای هر ستون با ترازو در طی 142 روز اندازه گیری شد. همچنین میزان آب خاک در سه زمان 17، 50 و 103 روز پس از شروع آزمایش از چهار عمق 10 (D1)، 20 (D2)، 30 (D3) و 40 (D4) سانتی متری هر ستون اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که پوسته های زیستی موجب کاهش تبخیر از سطح خاک به ویژه در زمان با نیاز تبخیری بالاتر (تا روز 77) نسبت به ستون های بدون پوشش پوسته زیستی شدند. اما در طی دوره با نیاز تبخیری کم (روز 77 الی 142) تأثیر پوسته های زیستی بر تبخیر معنی دار نیست. مقدار آب خاک نیز مطابق روند تغییر تبخیر بود. بر اساس این نتایج می توان نتیجه گرفت که پوسته های زیستی خاک با ایجاد پوشش در سطح خاک تأثیر مهمی بر فرآیند تبخیر و حفظ آب در داخل خاک دارند.

مدیریت مناسب حوضه های آبریز نیازمند در اختیار داشتن پیش بینی های دقیق و قابل اطمینان از دبی رودخانه هاست. در سالیان اخیر، مدل های داده مبنا و به ویژه مدل های مبتنی بر هوش مصنوعی، در زمینه های مختلفِ مرتبط با منابع آب با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته اند. با این وجود، تحلیل عدم قطعیت این مدل ها کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در مطالعه حاضر، عدم قطعیت خروجی پنج مدل مبتنی بر هوش مصنوعی شامل مدل هایی از نوع ماژولار، PCA، TLRN، ANFIS و SVM در پیش بینی دبی ماهانه حبله رود، با استفاده از کمیت های 95PPU، p-factor و d-factor مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از داده های ثبت شده از متغیرهای هواشناسی و دبی طی سال های 2012-1998 در حوضه آبریز حبله رود در شرق استان تهران، ساختارهای متفاوتی از مدل ها مورد آموزش و آزمون قرار گرفتند. مقادیر نهاییِ p-factor و d-factor برای هر کدام از پنج مدلِ مورد بررسی محاسبه شد. نتایج نشان داد SVM با p-factor نهاییِ معادل با 82 درصد در مرحله آزمون، قابل اعتمادترین مدل برای پیش بینی دبی ماهانه در حوضه مورد بررسی است.

پیش بینی دقیق شدت نفوذ آب به خاک برای برنامه ریزی حفاظت آب و خاک در حوزه های آبخیز اهمیت زیادی دارد. در این مطالعه کارآیی مدل های نفوذ در کاربری های کشت دیم، کشت آبی و مرتع (20 مکان در سه تکرار) در حوزه آبخیز تهم چای واقع در شمال غربی استان زنجان، ایران، بررسی شد. کارایی مدل های نفوذ بر اساس داده های اندازه گیری شده با استفاده از آماره های ضریب تعیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب کارایی نش-ساتکلیف (NSE) ارزیابی شد. بر اساس نتایج، تغییرات آشکاری از نظر شدت نفوذ آب در کاربری های مختلف زمین وجود دارد و بیش ترین مقدار در کاربری دیم (6/16سانتی متر بر ساعت) و کمترین آن در کاربری مرتع (4/5 سانتی متر بر ساعت) است. از بین مدل های مورد بررسی، مدل کوستیاکوف بیشترین ضریب تعیین (99/0=2R) و کمترین مقدار خطا ( cm h-105/0RMSE=) و بیش ترین ضریب کارایی (99/0NSE=) را در کاربری مرتع نشان داد. در کاربری کشت دیم و کشت آبی مدل فلیپ با ضریب تعیین 99/0 و با میانگین مربعات خطایی از 14/0 تا 22/0 و همچنین ضریب کارایی نش-ساتکلیف 99/0 نسبت به دیگر مد ل ها کارایی بیشتری را داشت. با وجود آن که مدل گرین-امپت برازش نسبتاً خوبی به دیگر مدل ها به داده های اندازه گیری شده داشت (94/0=R2) اما شاخص خطای آن نسبتاً زیاد ( cm h1 32/2RMSE=) بود که نشان از کم ترین کارآیی این مدل در بین مدل ها است. خطای این مدل در مقادیر زیادتر شدت نفوذ که اغلب در لحظات اولیه فرآیند نفوذ رخ می دهد، بیشتر بود. بنابراین با توجه به همبستگی بالای مدل های کوستیاکوف و فیلیپ با داده های اندازه گیری شده در حوزه آبخیز تهم چای، این دو مدل برای پیش بینی شدت نفوذ در کاربری های مختلف زمین پیشنهاد می شود.

پس از گذشت سال ها همچنان بررسی میدان جریان آشفته در بسترهای زبر یکی از مسائل مهم و قابل بحث است. در گذشته پژوهشگران عمدتاً بر جریان بستر زبر با استغراق نسبی زیاد و متوسط (نسبت عمق جریان به زبری معادل بستر) پرداخته اند، ولیکن در ارتباط با استغراق نسبی کم، پژوهش های زیادی صورت نگرفته است. در این پژوهش، به بررسی و مطالعه جریان بستر شنی در شرایط استغراق نسبی کم به صورت عددی و در نرم افزار فلوتری دی پرداخته شده است. به این منظور، ابتدا مدل عددی ساخته شده به کمک اطلاعات آزمایشگاهی موجود، مورد صحت سنجی و کالیبراسیون قرار گرفت. در طی مدل سازی ها، شش استغراق نسبی متفاوت مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت و پارامترهای معادله لگاریتمی سرعت شامل ضریب وان کارمن، ثابت انتگرالی و صفحه ی جابجایی صفر تعیین گردید. نتایج نشان داد که در شرایط بستر صاف ضریب وان کارمن برابر 41/0 درنظر گرفته می شود، ولیکن در شرایطی که بستر زبر بوده و شرایط استغراق نسبی کم حاکم است، این مقدار تغییر کرده و با تغییر استغراق نسبی نیز تغییر پیدا می کند. محدوده این تغییرات بین 29/0 تا 43/0 می باشد. در ادامه مشاهده شد که با افزایش عمق ابتدا ضریب وان کارمن کاهش و در ادامه افزایش پیدا کرده است. همچنین صفحه-ی جابجایی صفر به هیچ وجه رابطه ی منسجم و مشخصی در ارتباط با استغراق نسبی نداشته و نمی توان به قطعیت در رابطه با آن اظهار نظر نمود. در پایان به کمک نتایج به دست آمده از مدل سازی عددی حاضر و مطالعات پیشین برای استغراق نسبی و ضریب وان کارمن، یک تابع دو ضابطه ای ارائه شده است.

با وجود فراوانی آهن در پوسته زمین و خاک، معمولاً این عنصر جزء عناصر غذایی محدود برای گیاهان به خصوص در خاک های آهکی با pH بالا به شمار می آید. در این پژوهش چهار جدایه توانمند با صفات فیزیولوژیک متفاوت (تحت شماره های 3، 8، 20 و 23) از نظر تولید سیدروفور از 10 نمونه خاک جداسازی شده و نقش آن ها در انحلال ترکیبات آهن دار غیر محلول در خاک آهکی بررسی شد. نتایج نشان داد که علی رغم بیشتر بودن قطر هاله به کلنی جدایه 23 در محیط CAS Agar (6/43 میلی متر)، در آزمون گلخانه ای، آهن قابل استخراج با DTPA توسط جدایه های 3 و 20 به ترتیب 7/10 و 67/14 درصد بیشتر از جدایه 23 است. بیشترین میزان آهن قابل استخراج با DTPA از هر دو نمونه خاک در دوره ی انکوباسیون 40 روزه به دست آمد. آزمایش های مولکولی نشان داد که جدایه 20 به میزان 99 درصد مشابه سویه Bacillus sporothermoduransمی باشد. همچنین بر اساس آزمایش های بیوشیمیایی مشخص شد که جدایه 8 احتمالا متعلق به خانواده انتروباکتریاسه و جدایه های 3 و 23 متعلق به جنس سودوموناس هستند.

رطوبت خاک به عنوان یک متغیر کلیدی در سیستم های زمینی عاملی تعیین کننده در تبادلات آب و انرژی بین سطح زمین و اتمسفر است. در این تحقیق اعتبارسنجی داده های رطوبت خاک ماهواره SMAP در زمان ها و کاربری های مختلف با چهار شاخص ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا، ریشه میانگین مربعات خطا نااریب و میانگین اختلاف در سال 2017 بررسی شد. به این منظور، حوضه سیمینه-زرینه به عنوان بزرگترین زیر حوضه آبریز دریاچه ارومیه واقع در جنوب و جنوب شرقی دریاچه ارومیه مورد بررسی قرار گرفت. مساحت کل منطقه مطالعاتی حدود 1762500 هکتار بود. با علم به قدرت تفکیک های مکانی و زمانی داده های ماهواره SMAP به ترتیب 9 کیلومتر مربع و سه روزه از منطقه مطالعاتی، 287 نقطه برداشت زمینی بر اساس یک شبکه منظم صورت گرفت. نتایج نشان داد که داده های ماهوارهSMAP با داده های مشاهده ای زمینی در زمان های 3 دسامبر و 3 آوریل دارای حداکثر مقدار RMSD بین 25/0 تا cm3. cm-3 35/0 بود. نتایج آشکار ساخت که داده های رطوبت خاک ماهواره SMAP با مقدار RMSD بین 18/0 تا cm3. cm-3 33/0 و ubRMSE بین 17/0 تا cm3. cm-3 33/0 کارایی بهتری را در تطابق با داده های زمینی نشان می دهند. در بین بازه زمانی مورد مطالعه، 3 جولای بیشترین همبستگی و 13 سپتامبرکمترین مقدار RMSD را داشتند. در 3 آوریل که پوشش گیاهی به مرور در حال رشد است، کمترین میزان RMSD و بیشترین مقدار همبستگی مربوط به کاربری کشاورزی دیم بود. در 3 جولای بیشترین همبستگی در تمام کاربری ها قابل مشاهده بوده و در بین آن ها کاربری دیم زار دارای بیشترین همبستگی بود.