مدیریت آب و آبیاری
سال:1398 | دوره:9 | شماره:2 |تعداد مقالات:12

هدف از مطالعه حاضر ارزیابی کاربرد آنتروپی شانون در تعیین کیفیت آب های سطحی می باشد. به منظور تخصیص وزن به هر یک از پارامترهای کیفیت آب از روش آنتروپی شانون و وزن دهی های سازمان بهداشت جهانی استفاده شد. در این پژوهش داده های ماهانه کلسیم، منیزیم، بی کربنات، سدیم، سولفات، EC، pH وTDS از سال 1394-1347 برای رودخانه های کارون در ایستگاه های هیدرومتری اهواز، دارخوین، گتوند و ملاثانی و رودخانه بابلرود در ایستگاه های هیدرومتری قرآن تالار و کشتارگاه تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان داد که آنتروپی شانون می تواند به خوبی وزن دهی را انجام دهد و اختلاف جزئی بین وزن دهی آنتروپی شانون و وزن دهی های سازمان بهداشت جهانی وجود دارد. وزن دهی های حاصل از آنتروپی شانون و پارامترهای موثر در کیفیت آب در رودخانه کارون در ایستگاه های هیدرومتری اهواز pH=0. 15، دارخوین 0. 11=TDS، گتوند EC=0. 13 و ملاثانی pH=0. 15، همچنین در رودخانه بابلرود در ایستگاه هیدرومتری قرآن تالار و کشتارگاه وزن دهی ها برطبق آنتروپی شانون و پارامترهای موثر در کیفیت آب به ترتیب pH=0. 15 و TDS=0. 14 می باشد. مقادیر شاخص کیفیت آب در رودخانه کارون با توجه به شاخص WQI در بازه ی عالی و خوب و برای رودخانه بابلرود در وضعیت عالی می باشد.

به منظور ارزیابی اقتصادی رفتار گیاه ذرت دانه ای نسبت به استراتژی کم آبیاری و آبیاری موجی در منطقه اسلام-آبادغرب تحت آبیاری جویچه ای، پژوهشی در اطراف ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی شهرستان اسلام-آبادغرب انجام شد. طرح آماری مربوط به پژوهش، طرح فاکتوریل (بصورت تجزیه مرکب طی دو سال زراعی) در قالب بلوک کامل تصادقی بود که دارای دو فاکتور در3 و 4 سطح بود. فاکتور A (مقدار آب آبیاری) و همچنین فاکتور B: (روش آبیاری سطحی) بود. لذا تعداد تیمارها 12 و تعداد تکرار ها نیز 3 تکرار بود. نتایج ارائه شده نشان داد در روش های آبیاری، بیشترین سود ناخالص و خالص نسبت به مقدار آب مصرفی درسال 1395 برای روش آبیاری S1-2 و به ترتیب به مقدار 46/6 و 84/2 هزار ریال برمترمکعب و در سال 1396 نیز برای روش آبیاری S1-2 و به ترتیب به مقدار 49/6 و 62/2 هزار ریال برمترمکعب می باشد در رژیم های مختلف آبیاری بیشترین سود ناخالص و خالص نسبت به مقدار آب مصرفی درسال 1395 برای رژیم آبیاری 75درصد نیازآبی به ترتیب به مقدار 98/6 و 5/3 هزار ریال برمترمکعب و در سال 1396 نیز برای رژیم آبیاری 75درصد نیازآبی و به ترتیب به مقدار 91/6 و 2/3 هزار ریال برمترمکعب می باشد.

بهینه سازی شبکه پایش، یک فرآیند تصمیم گیری برای داشتن بهترین ترکیب در بین ایستگاه های موجود است. به دلیل ملاحظات اقتصادی و کاستن از هزینه های پایش، رویکرد بهینه سازی در این پژوهش، کاهش ایستگاه های پایش بدون کاهش میزان و دقت اطلاعات حاصل می باشد. درتحقیق حاضر طراحی بهینه شبکه پایش کیفی آب زیرزمینی به کمک مدلی بر پایه بهینه سازی در دشت نیشابور انجام گرفته است. بهینه سازی شبکه چاه ها توسط الگوریتم دو هدفه ازدحام ذرات (MOPSO) با اهداف کمینه نمودن مقدار ریشه مربعات میانگین خطا (RMSE) و کمینه نمودن تعداد چاه ها اجرا شد. در بخش شبیه سازی مسئله از روش درون یابی کریجینگ برای مقادیر غلظت کلراید آب زیرزمینی محاسباتی استفاده شد و با مقادیر مشاهداتی مقایسه شدند. نتایج این تحقیق، ارائه یک جبهه پارتو با نمایش تعداد چاه در مقابل RMSE متناظر آن بود که می تواند دستورالعملی برای طراحی شبکه پایش کیفی آب زیرزمینی باشد. به این صورت که با تعیین دقت لازم در داده های حاصل از شبکه پایش می توان تعداد چاه ها و موقعیت آن ها را در منطقه مطالعاتی مشخص نمود. پس از اجرای مدل MOPSO-GS نتایج بهینه سازی نشان داد که در آبخوان نیشابور تعداد چاه های نمونه برداری می تواند به اندازه 58 درصد و با حداقل افزایش خطا (50 چاه با خطای صفر به 21 چاه با خطای غلظت کلراید 57/13 میلی گرم بر لیتر)، کاهش داده شود. همچنین موقعیت این چاه ها به عنوان موقعیت بهینه در نظر گرفته شد.

به منظور انجام پژوهش حاضر از داده های هواشناسی 12 ایستگاه سینوپتیک استان خوزستان با طول دوره آماری 20 ساله (2018-1999) استفاده گردید. ابتدا با استفاده از نرم افزار CROPWAT، باران موثر از سه روش USDA، FAO و فرمول تجربی توسعه یافته برآورد گردید. با استفاده از نرم افزار AquaCrop، تبخیر تعرق واقعی گندم دیم در محدوده مطالعاتی محاسبه و میزان باران موثر به دست آمد. سپس با استفاده از نرم افزار ArcGIS پهنه بندی باران موثر در ایستگاه های مورد بررسی در شش ماه نوامبر، دسامبر، ژانویه، فوریه و مارس رسم گردید. نتایج خطای نسبی (RE) نشان داد که در سه ماه پر بارش نوامبر، دسامبر و ژانویه، به ترتیب روش تجربی با میانگین خطای 8/9-درصد، FAO با 7/21-درصد و تجربی با 9/12 درصد بهترین برآورد باران موثر در مقایسه با روش حل معکوس را داشته اند. در ماه های کم بارش فوریه و مارس، روش USDA به ترتیب با میزان خطای 6/48-درصد و 6/51-درصد، بهترین برآورد باران موثر این سه روش در مقایسه با روش حل معکوس داشته اند. نقشه پهنه بندی برآورد باران موثر نیز نشان داد که در ماه های پر بارش و زمانی که گیاه تحت رشد اولیه قرار دارد، با حرکت از سمت شمال استان به قسمت جنوبی، بر مقدار باران موثر افزوده می گردد. نتیجه گیری کلی نشان می دهد که درصد اعتماد به روش های تجربی کم بوده و با محاسبه دقیق باران موثر و تغییر تاریخ کشت در سطح کشور می توان بهره وری و تولید محصولات دیم را افزایش داد.

سدها در مهار سیلاب و کاهش خسارت آن نقش موثری دارند و از طرف دیگر در خلال سیلاب، بروز پدیده روگذری و عبور آب از روی سد همواره آن را تهدید می نماید. بنابراین به منظور حفظ ایمنی سد در برابر سیلاب و همچنین حفظ کارایی سد، بایستی بین تراز آب مخزن سد و ریسک روگذری آن تعادل ایجاد نمود. با استفاده از پویایی سیستم ها می توان مجموعه ای از عوامل پیچیده، مرتبط و موثر در پدیده روگذری را در کنار یکدیگر قرار داده و تأثیر سناریوهای مختلف را بر روی ریسک روگذری بررسی نمود. در این تحقیق با استفاده از توسعه مدل پویایی سیستم ها، تأثیر پارامترهای مختلف بر روی ریسک روگذری سد حاجیلر چای با شبیه سازی مونت کارلو بررسی شده است. سپس با استفاده از یک استاندارد معتبر، تلفات ناشی از شکست سد مذکور به میزان 441 و 118 نفر به ترتیب برای حالت های بدون هشدار و با هشدار کافی تخمین زده شده و میزان ریسک روگذری قابل قبول 〖 2/27×10〗 ^(-6) محاسبه شده است. بر مبنای این ریسک، تراز قابل اطمینان برای آب سد حدود70/1040 متر تعیین گردیده و سطح اراضی قابل توسعه در پایین دست سد حدود 1660 هکتار برآورد شده است. همچنین نتایج نشان می دهد با افزایش عمر سد، مخصوصاً بعد از 20 سال، با انباشت رسوب و نشست سد، میزان ریسک روگذری افزایش یافته و با عنایت به افزایش چشمگیر ریسک روگذری ناشی از تغییر نوع سر ریز سد به منظور صرفه جویی در هزینه احداث آن، لزوم اقدام برای کاهش ریسک از جمله کنترل تراز آب مخزن سد ضروری می باشد.

توسعه کشاورزی و صنعت موجب افزایش شدید مصرف آب و به دنبال آن کاهش کمی، کیفی منابع آب زیرزمینی شده است. یکی از راهکارهای مناسب برای جلوگیری از آلودگی منابع آب های زیرزمینی شناسایی مناطق آسیب پذیر آبخوان ها است. در این پژوهش به منظور ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت خوی از روش های DRASTIC، SINTACSو روش ترکیبی(DSM) که حاصل ترکیب این دو روش است، استفاده شده است. روش های DRASTIC و SINTACS از پارامترهای هیدروژئولوژیکی و هیدرولوژیکی منطقه برای بررسی آسیب پذیری آبخوان و پهنه بندی مناطق مستعد آلودگی استفاده می کنند ولی هر کدام از این روش ها خصوصیات ذاتی خود را داشته و نتایج متفاوتی را ارائه می کنند. لذا به دلیل برخی تفاوت های ذاتی در نتایج این دو روش، در این پژوهش با استفاده از روش ترکیبی از مزایای هر دو روش به صورت همزمان استفاده شده است. صحت سنجی هر کدام از این روش ها و مقایسه نتایج آن ها با استفاده از مقادیر نیترات اندازه گیری شده از 26حلقه چاه در محدوده مطالعاتی و محاسبه شاخص همبستگی (CI) بین نقشه های آسیب پذیری و مقادیر نیترات انجام گرفته است. نتایج نشان داد که روش ترکیبی CI بیشتری دارد و برای ارزیابی آسیب پذیری این منطقه مناسب تر است. براساس نتایج حاصل از روش ترکیبی 19، 42 و 39 درصد از مساحت آبخوان دشت خوی به ترتیب در محدوده آسیب پذیری کم، متوسط و زیاد قرار دارند و قسمت های مرکزی و غربی دشت دارای آسیب پذیری بالا می باشند.

این تحقیق با هدف بررسی اثر مدیریت های تلفیقی آب دریا با آب چاه بر خواص رشدی گیاه اسفناج در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در سال 1395 انجام شد. تیمارهای مورد استفاده در این پژوهش شامل چهار مدیریت آبیاری (آب چاه، آبیاری یک در میان، نیم در میان و اختلاط 30 درصدی آب دریا و آب چاه) بود. نتایج نشان داد که مدیریت های آبیاری در سطح یک درصد بر وزن تر و خشک بوته و وزن خشک ریشه معنی دار شده، ولی بر تعداد برگ، وزن تر ریشه، ارتفاع بوته و کلروفیل در سطح احتمال 5 درصد معنی دار شد. بیشترین میزان وزن تر و خشک اندام هوایی در تیمار شاهد به ترتیب 96 و 2/19 گرم بود. با توجه به اینکه در اکثر صفات آبیاری نیم در میان آب دریا و آب چاه نسبت به تیمارهای دیگر (30 درصد و یک در میان) منجر به افت کمتر شده، لذا این تیمار جهت آبیاری گیاه اسفناج در شرایط آبیاری با آب شور دریای خزر توصیه می شود. تیمار نیم در میان آب دریا و آب چاه منجر به کاهش 05/1 و 1/1 درصدی وزن تر و خشک اندام هوایی شد.

پیش بینی صحیح دبی روزانه ی رودخانه، ابزاری مناسب جهت برنامه ریزی و مدیریت منابع آب سطحی می باشد. از این رو در این مقاله با بهره گیری از مدل های رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR)، ماشین یادگیری قدرتمند (ELM) و روش ترکیبی تجزیه ی مد تجربی یکپارچه ی کامل، دبی بین ایستگاهی رودخانه ی آرکانزاس واقع در ایالت متحده آمریکا مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا دبی روزانه و ماهانه با استفاده از روش رگرسیون فرآیند گاوسی و ماشین یادگیری قدرتمند پیش بینی شد. سپس سری زمانی اصلی توسط روش تجزیه ی مد تجربی یکپارچه ی کامل به زیرسری های توابع مد ذاتی (IMFs) و باقیمانده (Residual) تجزیه گردید؛ در ادامه این زیرسری های تجزیه شده، ورودی مدل های گاوسی و ماشین یادگیری قدرتمند را تشکیل دادند تا مدل های ترکیبی طراحی گردند. برای ارزیابی کارآیی مدل ها از معیارهای همبستگی خطی (DC)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب همبستگی (R) و میانگین درصد خطای مطلق (MAPE) استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از روش CEEMD باعث بهبود عملکرد مدل های مورد استفاده شده است. به طوری که مقادیر خطای مطلق (MAPE) مربوط به مدل GPR با پیش پردازش CEEMD در پیش بینی جریان ایستگاه های اول، دوم و سوم نسبت به مدل GPR بدون پیش پردازش به ترتیب 34، 27 و 32 درصد کاهش داشته است. همچنین تأثیر هر یک از زیرسری های تجزیه ی مد تجربی یکپارچه کامل در پیش بینی دبی مورد ارزیابی قرار گرفت. مشاهده گردید که زیرسری باقیمانده ناکارآمدترین زیرسری است. مدل ترکیبی CEEMD-ELM در مدیریت حوضه های آبخیز و کنترل سیل کشور ایران می تواند استفاده شود.

فرآیند نفوذ آب به خاک از اجزای مهم چرخه هیدرولوژی و مدیریت آب در مزرعه بوده که اندازه گیری آن زمان بر و پرهزینه است. از این رو مدلهای نفوذ به کار گرفته می شوند. در این پژوهش مدل های کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوئیس، فیلیپ، سازمان حفاظت خاک آمریکا، اورتون و هورتون براساس آزمایش استوانه های دوگانه در دو مزرعه گندم و لوبیا با هدف تعیین بهترین مدل نفوذ در اراضی جهاد نصر خوزستان بررسی شدند. نتایج نشان داد متوسط سرعت نفوذ در مزرعه گندم بین 47/35 سانتی متر در ساعت در رطوبت 83/15 درصد در قبل از آبیاری اول تا 35/6 سانتی متر در ساعت در رطوبت 20/29 درصد بعد از آبیاری دوم بود. متوسط سرعت نفوذ در مزرعه لوبیا با رطوبت اولیه 43/16 درصد قبل از آبیاری اول بین 63/61 تا 70/13 سانتی متر در ساعت در رطوبت 10/23 درصد بعد از آبیاری دوم بود. کمترین و بیشترین میانگین ریشه مربعات خطا (RMSE) مربوط به ضرایب مدل های نفوذ تجمعی در مزرعه گندم به ترتیب 21/1 و 14/3 سانتی متر با ضریب تبیین (R2) 93/0 و 95/0 و در مزرعه لوبیا 57/1 و 42/3 سانتی متر با R2، 90/0 و 92/0 از معادلات فیلیپ و هورتون حاصل شد. کمترین و بیشترین RMSE مولفه سرعت نفوذ در مزرعه گندم 46/0 و 63/0 و در مزرعه لوبیا 90/0 و 40/1 سانتی متر بر دقیقه از معادلات فیلیپ و هورتون به دست آمد. رتبه بندی دقت مدل ها در مزرعه گندم و لوبیا نشان داد مدل های کوستیاکوف-لوئیس و هورتون در برآورد سرعت نفوذ و کوستیاکوف-لوئیس و فیلیپ در برآورد نفوذ تجمعی بیشترین دقت را دارند.

یکی از عوامل ایجاد بحران منابع آب، عدم توجه به بعد اجتماعی حکمرانی آب است. در این پژوهش به ارزیابی اجتماعی سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی پرداخته شده است. برای این منظور در گام اول سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی با مشارکت بازیگران و با توجه به هم بست بخش منابع آب با دو بخش غذا و انرژی تعریف شدند. سپس عملکرد سناریوهای مختلف حکمرانی آب زیرزمینی از نظر بعد اجتماعی، مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور سه معیار رضایت مندی اجتماعی، عدالت اجتماعی و مشارکت اجتماعی تعریف شد. مقدار معیارهای رضایت مندی اجتماعی و عدالت اجتماعی با استفاده از پرسشنامه و معیار مشارکت اجتماعی با استفاده از شاخص چگالی توسط آنالیز شبکه اجتماعی برای هر سناریو محاسبه گردید. در انتها به منظور ترکیب سه معیار اجتماعی برای هر سناریو، از الگوریتم فاصله از حد ایدهآل استفاده شد و سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی از دیدگاه اجتماعی رتبه بندی گردیدند. نتایج پژوهش نشان داد سناریوی برنامههای مدون کشت و مدیریت بازار غذا با امتیاز 485/0، بالاترین رتبه و سناریوی اصلاح ساختار قانونی در راستای پلمپ تمامی چاه های غیرمجاز با امتیاز 392/0 کمترین رتبه را در مقایسه با سایر سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی از لحاظ تاثیرگذاری اجتماعی به دست آوردند. ارزیابی اجتماعی سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی، سیاست مداران را قادر می سازد اثرات اجرای سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی را بر روی جامعه ارزیابی نموده و تصمیمات درستتری اتخاذ نمایند.

نظر به کمبود منابع آب با کیفیت، استفاده از فاضلاب تصفیه شده به عنوان یکی از منابع آبی در دسترس، می تواند تا حدی از چالش تقاضای آب در بخش کشاورزی در کشور بکاهد. هدف از این پژوهش، بررسی تجمع سرب و کادمیوم در خاک و محصولات زراعی گندم (با کاربرد فاضلاب تصفیه شده برای آبیاری) و جو (آبیاری با ترکیبی از فاضلاب تصفیه نشده و آب چاه)، در شهرستان قدس می باشد. بدین منظور، طی سه ماه رویشی (نیمه اسفند تا نیمه خرداد 1396) هر10 روز یک نمونه از هر تیمار آبیاری جهت بررسی خصوصیات آب های ورودی آزمایش شد (مجموعاً 9 نمونه از هر تیمار). 60 نمونه گیاه گندم و جو (30 نمونه از هر گیاه) و 30 نمونه خاک در پای هر گیاه نیز در خرداد 1396 به صورت تصادفی برداشت شد. نتایج نشان داد که مقادیر pH، هدایت الکتریکی، اکسیژن-خواهی زیستی و شیمیایی و غلظت های کادمیوم و سرب در تیمار ترکیبی فاضلاب تصفیه نشده و آب چاه بیشتر از تیمار فاضلاب تصفیه شده بود. میانگین غلظت کادمیوم در دانه های دو گیاه دارای اختلاف معنی داری نبود، هرچند غلظت سرب در دانه جو به صورت معنی داری بیشتر از گندم بود. میانگین هر دو فلزدر خاک مزارع گندم با جو دارای اختلاف معنی داری نیست. ضریب تجمع زیستی در دانه های گندم و جو نشان داد که هیچ کدام توانایی استخراج فلزات مذکور را ندارند. تنها غلظت فلز سنگین سرب در دانه ی جو بیشتر از استاندارد سازمان جهانی بهداشت بود که نشان می دهد دانه ی جو تولیدشده در این مزرعه برای مصرف انسان مضر می باشد.

برنامه ریزی ژنتیک متداول (CGP) با در نظر گرفتن داده های تجربی (مشاهداتی) باعث بهبود و تکامل داده های تخمینی (محاسباتی) می شود. با این حال، الگوریتم CGP قادر به حل مسائل چندضابطه ای با عمل کرد مطلوب نیست. در این تحقیق، قابلیت الگوریتم CGP از طریق توسعه و ادغام توابع و عمل گرهای منطقی ریاضی به آن، بهبود داده می شود. الگوریتم پیشنهادی، برنامه ریزی ژنتیک منطقی (LGP) نامیده می شود که بهبود عمل کرد آن در مقایسه با الگوریتم CGP، در حوزه منابع آب بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که قابلیت الگوریتم LGP در این حوزه، مؤثرتر و کارآتر از CGP می باشد، به گونه ای که الگوریتم LGP باعث بهبود 39 درصدی تابع هدف نسبت به الگوریتم CGP، در استخراج سیاست بهره برداری استاندارد (SOP) در حوزه منابع آب ]با تابع هدف کمینه نمودن متوسط قدر مطلق خطاها (MAE)[، می شود. مقایسه نتایج الگوریتم ها با استفاده از معیارهای ارزیابی نشان می دهد که استفاده از الگوریتم LGP در بازسازی SOP سبب کاهش 22 درصدی RMSE و افزایش 1 درصدی NSE، نسبت به CGP شده است.