حفاظت منابع آب و خاک
سال:1399 | دوره:10 | شماره:1 |تعداد مقالات:9

برآورد صحیح تبخیروتعرق یک موارد مهم در محاسبه بیلان آب در سطح مزرعه و حوضه آبریز بشمار می آید. عدم وجود داده های اقلیمی مشاهداتی جهت استفاده از روش های تجربی و نیز هزینه بر بودن انجام اندازه گیری تبخیروتعرق با لایسیتمترها استفاده از آنها را در بسیاری از حوضه ها با محدودیت اساسی روبرو می نماید. جهت غلبه بر مشکلات مذکور، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی و به چالش کشیدن عملکرد داده های تبخیروتعرق بدست آمده از مدلهای بازتحلیل شده W3RA، HBV-SIMREG، PCR-GLOBW، WATER-GAP و Ensemble براساس داده های اندازه گیری شده توسط لایسیمتر در بخشهای مختلف ایران به انجام رسیده است. نتایج بدست آمده نشان داد که در تمامی ایستگاه های مورد بررسی مدل Ensemble با دارا بودن بیشترین مقدار RMSE (mm/day42/3=RMSEmin، mm/day 57/7= RMSEmax) از عملکرد پایینی در برآورد تبخیر و تعرق برخوردار می باشد و این در حالیست که داده های بدست آمده از مدلهای بازتحلیل شده HBV-SIMERG و W3RA از بیشترین تطابق با داده های لایسیمتری برخوردار هستند. همچنین تحلیل نتایج بر اساس شاخص MBE نیز نشان داد که داده های بدست آمده از مدل W3RA نسبت به دیگر مدلها از کمترین میزان اریب نسبت به داده های زمینی برخوردار می باشند و این در حالیست که مدل Ensemble تمایل به کم برآوردی بسیار زیادی دارد. بطورکلی محاسبات نشان داد که مدل بازتحلیل شده HBV-SIMREG نسبت به مدلهای دیگر از خطای نسبتا کمی در برآورد مولفه تبخیروتعرق در تمامی اقلیمهای مورد بررسی برخودار می باشد و این درحالیست که مدل PCR-GLOBW علی رغم همبستگی بسیار بالا با داده های لایسیمتری دارای خطای زیادی است.

در بسیاری از نقاط دنیا در آینده شدت و فراوانی بارش های سیل آسا در اثر تغییر اقلیم افزایش خواهد یافت. لذا لازم است چنین مطالعاتی بر اساس سناریوهای تغییر اقلیم بازنگری شوند. از ابزار های کارآمد در چنین مطالعاتی، مدل های مولد داده های هواشناسی از جمله LARS-WG است. با آنکه GCMها تغییرات ویژگی های مختلف بارش را برای آینده پیش یابی می کنند، معمولا در کاهش مقیاس توسط LARS-WG تنها تغییرات میانگین های ماهانه اعمال می شود؛ و از تغییرات سایر مشخصات بارش چشم پوشی می شود. در این مقاله، ضمن ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر بارش های سیل آسای گرگان و خرم آباد، نتایج روشی که تغییرات مشخصات مختلف بارش را در کاهش مقیاس اعمال می کند (روش کامل تر) با روش متداولی که تنها تغییرات میانگین ها را اعمال می کند (روش ساده تر) مقایسه شده است. برای اقلیم آینده از سناریوهای بارش مدل CanESM2 تحت سناریوهای انتشار RCP2. 6، RCP4. 5 و RCP8. 5 در دوره 2065-2036 استفاده شد. نتایج نشان داد که برای ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر بارش های سیل آسا، علاوه بر تغییرات میانگین ها، لازم است تغییرات سایر آماره ها نیز اعمال شود. زیرا تفاوت نتایج دو روش قابل توجه است. مثلا در گرگان برای سناریوهای انتشار مختلف، بارش های روزانه حداکثر سالانه ی با دوره بازگشت 15 سال در آینده نسبت به دوره تاریخی، طبق روش کامل تر بین 16 تا 21 درصد، اما طبق روش ساده تر، بین 37 تا 49 درصد افزایش می یابند. طیق روش کامل تر، شدت بارش های سیل آسای هر دو ایستگاه در آینده افزایش خواهد یافت. این افزایش برای دوره بازگشت 2 سال بین 23% تا 30% و برای دوره بازگشت 30 سال بین 25% تا 29% خواهد بود.

آبشکن های نفوذپذیر سازه هایی هستند که با انحراف جریان فرساینده از قوس بیرونی رودخانه بطرف مرکز آن، فرسایش ساحل بیرونی رودخانه را مهار می کنند. در این مطالعه به بررسی الگوی فرسایش و رسوبگذاری در اطراف سازه آبشکن در شرایط نصب فاصله متفاوت آبشکن ها از یکدیگر پرداخته شده است. المان های بتنی شش پایه از جمله مصالحی هستند که با قرار گرفتن روی هم یک سازه نفوذپذیر را تشکیل داده و بدون خشکاندن بستر رودخانه قابل اجرا می باشند. در این راستا چگونگی عملکرد این سازه ها نیازمند بررسی می باشد. با این مفهوم در تحقیق حاضر عملکرد این سازه در کانال آزمایشگاهی با عرض 60 سانتیمتر و قوس 180 درجه ملایم و تحت شرایط هیدرولیکی مختلف (Fr= 0. 227, 0. 244, 0. 261, 0. 278) انجام شد. داده های موردنیاز آزمایش در فواصل مختلف بین بلوک ها شامل 60، 72، 84 و 96 سانتیمتر با طول موثر 12 سانتیمتر معادل 20 درصد عرض فلوم اندازه گیری شد. آزمایش شاهد در شرایط مشابه سایر سناریوها بدون نصب صفحات انجام گردید. مقایسه نتایج آزمایش های شاهد و اصلی نشان داد که نصب صفحات مستطیلی نفوذپذیر با فاصله پنج برابر طول موثر بهترین راندمان را در کاهش حداکثر عمق آبشستگی در دیواره خارجی داشته بطوریکه نسبت به آزمایش های شاهد به میزان 1/70 و 9/57 درصد به ترتیب در اعداد فرود 227/0 و 261/0 کاهش داشته است.

تأثیر عملیات مدیریتی تحت کاربری های دیم و آبی با استفاده از بازتاب مشخصه طیفی خاک قابل تمایز بود و بطور کلی داده های طیفی قابلیت خوبی برای ارزیابی شناسه های زیستی و فیزیکی کیفیت خاک نشان دادند. نتایج این پژوهش حاکی از آن است که تکنیک طیفسنجی به همراه تحلیل چند متغیره به عنوان یک رویکرد عملی، سریع، کم هزینه و کمی، میتواند جهت ارزیابی فیزیکی و زیستی خاک تحت سامانه های مدیریت زراعی در استان زنجان استفاده شود.

تعیین بهینه تعداد چاه مورد نیاز و دبی پمپاژ بهمراه انتخاب محل حفر چاه برای تامین نیاز آبی مصارف مختلف از مسایل مهم مدیریت منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک است. در این تحقیق از الگوریتم ازدحام ذرات و فرایند تحلیل سلسله مراتبی استفاده شد. تغییر مختصات چاه ها با توجه به ضخامت متغیر آبخوان و همچنین کیفیت متفاوت آب در مناطق مختلف، به ترتیب در هزینه های استخراج و تصفیه آب تاثیرگذار خواهد بود و از طرفی با فاصله گرفتن از محل مصرف، هزینه انتقال افزایش خواهد یافت. تغییر دبی پمپاژ چاه ها نیز بر روی انرژی مصرفی پمپ در فرایند استخراج آب و انتقال موثرخواهد بود. بر اساس نتایج حاصله هزینه طرح بهینه نسبت به طرح موجود تا حدود 10 درصد کاهش یافته است. نتایج AHP نشان داد افت سطح آب و کیفیت آب زیرزمینی بیشترین ضریب وزنی و فاصله از محل مصرف و اختلاف ارتفاع مناطق مختلف نسبت به محل مصرف کمترین ضریب وزنی را داشتند. با توجه به نتایج مدل منطقه با اولویت 1 جهت حفر چاه تعیین گردید متوسط افت سالیانه سطح آب در این قسمت از 13/1تا 3/0 متر متفاوت می باشد. در این قسمت422 حلقه چاه عمیق وجود دارد که حدود60 حلقه از آنها دارای آبدهی بیش از 20 لیتر در ثانیه بوده و گزینه مناسبی برای چایگزینی چاه های تامین آب شرب شهر هستند.

اثرات کاربرد چند ساله نانوذرات بر خصوصیات خاک کم تر شناخته شده است. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی تاثیر سه ساله نانوذرات بر پایداری خاکدانه ها و برخی خصوصیات شمیایی خاک بوده است. برای این منظور مقادیر مختلفی از دو نوع نانوذره اکسید فلزی MgO و Fe3O4 (1، 3 و 5 درصد وزنی) با یک خاک لومی در سه تکرار مخلوط شد و اثرات احتمالی نانوذرات بر خواص مختلف خاک بعد از گذشت سه سال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با بکاربردن نانوذره، پ-اچ خاک از 7/7 در تیمار شاهد به 1/8 تا 3/9 و قابلیت هدایت الکتریکی از 31/0 در تیمار شاهد به 34/0 تا 56/0 دسی زیمنس بر متر افزایش یافت. درصد کربنات کلسیم به سبب تجمع نانوذرات در خاک از 75/19 در تیمار شاهد به 5/20 تا 7/22 درصد افزایش یافت که در هر سه متغیر بیشترین افزایش مربوط به نانواکسید منیزیم 5 درصد بود. نانواکسید آهن 3 درصد وزنی موجب افزایش غیرمعنی دار ظرفیت تبادل کاتیونی از 50/23 در تیمار شاهد به 28/24 سانتی مول بار برکیلوگرم خاک شد. همچنین نانو ذرات به سبب دارا بودن سطح ویژه زیاد، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها را افزایش دادند که تاثیر نانو اکسید منیزیم (در مقایسه با شاهد از 33 تا 1242 درصد افزایش) نسبت به نانواکسید آهن (در مقایسه با شاهد از 97 تا 173 درصد افزایش) بیشتر بود. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که نانوذرات با دارا بودن خواص فیزیکوشیمیایی خاص می توانند خصوصیات خاک را تحت تاثیر قرار دهند.

خشکسالی پدیده ای اجتناب ناپذیر و از جمله بلایایی است که باید آن را بدون امکان پیشگیری تلقی نمود، اما می توان این پدیده را مدیریت و ساماندهی کرد. هدف اصلی این مطالعه نشان دادن چگونگی استفاده از توابع مفصل تودرتو، در تحلیل چهار متغیره پدیده خشکسالی است که برای اولین بار در غرب کشور مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، ابتدا با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده اصلاحی (SPImod) خصوصیات خشکسالی شامل شدت، مدت، فاصله بین آغاز دو خشکسالی متوالی و پیک خشکسالی استخراج گردید. سپس توزیع های فراوانی مختلف بر متغیرهای مذکور برازش داده شد و توزیع حاشیه ای مناسب برای هر خصوصیت خشکسالی مشخص گردید. بر این اساس برای متغیرهای شدت و مدت خشکسالی بترتیب توابع توزیع گاما و نمایی و برای متغیرهای فاصله بین آغاز دو خشکسالی متوالی و پیک خشکسالی، تابع مقادیر حدی بعنوان توابع توزیع حاشیه ای برتر شناسایی شدند. جهت تحلیل چهار متغیره با استفاده از روش مفصل های تودرتو متغیرهای مذکور دو به دو با هم جفت شدند و بر آنها 9 تابع مفصل کلایتون، علی-میخاییل-حق، فارلی-گامبل-مورگنسترن، فرانک، گامبل، گامبل-هوگارد، پلاکت، فیلیپ-گامبل و جویی برازش داده شد. جهت تشخیص تابع مفصل برتر از معیار آکاییکه، حداکثر درستنمایی و ضریب نش-ساتکلیف استفاده گردید. نتایج حاصل نشان داد که تابع مفصل جویی تابع برتر برای ایجاد توزیع چندمتغیره در منطقه مورد مطالعه است. همچنین روش تحلیل چهار متغیره مشخصه های خشکسالی، اطلاعات مفیدی جهت پیش بینی و برنامه ریزی برای مقابله با اثرات خشکسالی در اختیار مدیران و برنامه ریزان قرار می دهد.

دما یک عامل کلیدی در میزان عملکرد، نیازآبی و درنتیجه آب مجازی محصولات مختلف کشاورزی است. لذا بررسی اثر عرض جغرافیایی به عنوان یکی از موثرترین عوامل بر آب مجازی محصولات کشاورزی ب ضروری است. در این تحقیق محتوای آب مجازی نه محصول عمده زراعی یعنی گندم، جو، یونجه، چغندرقند، ذرت، هندوانه، گوجه، پیاز و سیب زمینی در استانهای شرقی با استفاده از آمار 20 ساله محاسبه گردید. سپس با استفاده از نرم افزار ArcGIS، متوسط آب مجازی هریک از محصولات در عرض های جغرافیایی از 25 تا 38 درجه شمالی به فواصل یک درجه محاسبه شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بررسی میزان همبستگی بین آب مجازی با نیازآبی و عملکرد محصولات نشان داد که میانگین آب مجازی با میانگین نیاز آبی محصولات مورد بررسی همبستگی مستقیم به اندازه 65 درصد و با میانگین عملکرد آنها 74 درصد همبستگی معکوس دارد. مقادیر میانگین آب مجازی محصولات مورد بررسی از کمترین به بیشترین عبارتست از 19/0، 38/0، 45/0، 46/0، 53/0، 57/0، 59/1، 69/1 و 80/1 هزار مترمکعب بر تن که به ترتیب مربوط محصولات ذرت، چغندرقند، پیاز، ، هندوانه، گوجه، سیب زمینی، یونجه، جو و گندم می باشد. نتایج نشان داد که الگوی تغییرات تابع آب مجازی محصولات مورد بررسی نسبت به متغیر مستقل عرض جغرافیایی در همه موارد گوسی شکل است که علیرغم مقادیر ماگزیمم متفاوت آب مجازی، این مقادیر، در بازه ی مکانی 30 تا 33 درجه عرض شمالی اتفاق افتاده است و با دور شدن از بازه ذکر شده به سمت عرض های بالاتر و یا پایین تر محتوی آب مجازی همه محصولات کاهش می یابد. از نتایج تحقیق حاضر می توان در برنامه ریزی های ملی آمایش سرزمین کشاورزی و پهنه بندی تناسب گیاه با اقلیم استفاده کرد.

فلزات سنگین از فعالیت های انسان وارد خاک و چرخه مواد غذایی شده و میتوانند موجب مسمومیت گردند. در این تحقیق تاثیر افزودن بیوچار چوب صنوبر، بیوچار مخلوط و زیولیت بر کاهش جذب سرب، نیکل و کادمیوم توسط سیب زمینی بررسی شد. ازیک راکتور با ابعاد آزمایشگاهی جهت تهیه بیوچار توسط فرآیند گازسازی (دمای 850 درجه سانتیگراد) استفاده شد. به این منظور آزمایشی به صورت کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه ای در منطقه ی باسمنج تبریز اجرا شد. درصدهای مواد افزودنی 2، 3 و 5 انتخاب گردید. صفات میزان سرب، نیکل و کادمیوم در سطح احتمال 1 درصد معنی دار بودند. بیشترین و کمترین میزان جذب سرب مربوط به تیمار شاهد (89/6 میلیگرم بر گرم) و فاکتور بیوچار چوب (85/3 میلیگرم بر گرم) بود. فاکتور بیوچار چوب (75/2 میلیگرم بر گرم) نسبت به فاکتور بیوچار مخلوط (31/3 میلیگرم بر گرم) و زیولیت (5/4 میلیگرم بر گرم) کمترین نیکل را جذب داشت. بیشترین نیکل مربوط به تیمار شاهد (75/6 میلیگرم بر گرم) و کمترین نیکل مربوط به تیمارهای سطح دوم (3%) و سوم (5%) بیوچار چوب (8/2 و 05/2 میلیگرم بر گرم) و سطح سوم (5%) فاکتور بیوچار مخلوط (93/2 میلیگرم بر گرم) بود. بیشترین مقدار کادمیوم مربوط به تیمار شاهد (96/1 میلیگرم بر گرم) بود. فاکتور بیوچار چوب (18/1 میلیگرم بر گرم) نسبت به دو فاکتور بیوچار مخلوط (58/1 میلیگرم بر گرم) و زیولیت (52/1 میلیگرم بر گرم) کمترین میزان کادمیوم را داشت. با در نظر گرفتن کلیه شرایط، بیوچار چوب صنوبر بیشترین کاهش مقدار جذب قلزات (تا 70 درصد) را نشان داد.