دانش آب و خاک (دانش کشاورزی)
سال:1400 | دوره:31 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

محتوای رطوبتی خاک، عامل فیزیکی مهمی در اغلب فرآیندها مانند نفوذپذیری و فرسایش خاک است. این مطالعه با هدف بررسی تاثیر محتوای رطوبتی خاک بر رواناب و کنده شدن خاک از شیارهادر دامنه های با خاک های درشت دانه در منطقه نیمه خشک انجام شد. برای این منظور جویچه های کشت با طول 6 متر در پنج کشتزار با شیب های متفاوت (1/6، 6/10، 8/14، 7/20 و1/ 27 درصد) با چهار سطح رطوبتی شامل هواخشک (AD)، بین ظرفیت مزرعه و هواخشک (FC-AD)، ظرفیت مزرعه (FC) و رطوبت اشباع (SP) در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار احداث شدند. برای بررسی هدررفت خاک در دامنه ها از جریانی با دبی ثابت 2 لیتر بر دقیقه استفاده شد. خاک دامنه ها دارای بافت درشت (با 56 تا 75 درصد شن) و سنگی (از 22 تا 57 درصد)، با ساختمان ضعیف و نفوذپذیری زیاد بودند. نتایج نشان داد که در دامنه های با شیب 1/6، 8/14 و 7/20 درصد با افزایش رطوبت خاک، هدررفت خاک کاهش می یابد. بیش ترین مقدار هدررفت خاک (گرم بر مترمربع در ثانیه) به ترتیب در رطوبت های FC-AD (01/0)، AD (306/0) و AD (0045/0) مشاهده شد. با افزایش محتوای آب خاک، پیوستگی توده خاک افزایش یافت و بخش عمده رواناب به صورت زیرسطحی در شیارها جاری شد و در نتیجه رواناب سطحی و انتقال ذرات در شیارها کاهش یافت. این پژوهش نشان داد که در دامنه های با بافت درشت دانه با افزایش محتوای رطوبتی خاک، هدررفت خاک به شدت کاهش می یابد.

هدف از انجام این مطالعه، بررسی کارایی مدل شبکه عصبی (ANN) در مدل سازی کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی می باشد. بدین منظور، با استفاده از گزینه های MODFLOW وMT3DMS نرم افزار GMS v. 10، از نظر کمی و کیفی، آب موجود در آبخوان دشت نجف آباد، واقع در حوضه آبریز گاوخونی در فلات مرکزی ایران، مدلسازی شد. بعد از واسنجی و صحت سنجی مدل در یک دوره مطالعه 11 ساله، محدوده تغییر ضریب هدایت هیدرولیکی بین 5/0 تا 16 (متر در روز)، آبدهی ویژه بین 023/0 تا 113/0 و ضریب پخشیدگی طولی بین 5/7 تا 2/18 (متر) بدست آمد. سپس، منطقه مورد مطالعه به دو ناحیه مجزا تقسیم و برای هر کدام یک مدل شبکه عصبی، طراحی شد. در ادامه، با استفاده از آمار 20 سال آبی و به کمک بهینه ساز الگوریتم ژنتیک، پارامتر های بهینه شبکه عصبی تعیین گردید. نهایتا، مقادیر مشاهده ای تراز متوسط سطح ایستابی و میانگین غلظت TDS با مقادیر محاسباتی توسط مدل عددی و شبکه عصبی، برای دو سال آبی متوالی 94-1393 و 95-1394، با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد که شبکه عصبی به خوبی قادر است رفتار کمی و کیفی سیستم آب زیرزمینی را شبیه سازی کند و می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای مدل عددی در اتصال به مدل های مدیریتی، استفاده شود.

نفوذپذیری یکی از مهمترین مشخصات فیزیکی خاک است که در مهندسی ژیوتکنیک استفاده شده است. نفوذپذیری خاک به چند عامل کلی بستگی دارد، که شامل مشخصات خاک مانند فضای خالی، زبری سطح ذرات جامد، درجه اشباع و مشخصات سیالی (آب) است که از آن عبور می کند. به منظور انجام تحقیق حاضر، اقدام به طراحی و ساخت دستگاهی برای اندازه گیری نفوذپذیری افقی و قایم درنمونه ذرات درشت دانه شده است. در تحقیق حاضر چهار نمونه خاک یکنواخت و سه نمونه غیریکنواخت در شرایط تراکم های مختلف و بارهای آبی متفاوت برای آزمایش انتخاب گردیده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد که نفوذپذیری در جهت افقی اغلب بیشتر از نفوذپذیری در جهت قایم است و برای نمونه های غیر یکنواخت در مقایسه با نمونه های یکنواخت این تفاوت بیشتر مشاهده می شود. میزان ناهمسانی نفوذپذیری برای نمونه های یکنواخت بین 85/0 تا 35/1 و برای نمونه های غیریکنواخت در محدوده 32/1 تا 5/3 قرار دارد همچنین با افزایش ضریب یکنواختی میزان ناهمسانی نفوذپذیری کاهش می یابد.

تغییر الگوی کشت با توجه به تغییر اقلیم و تداوم خشکسالی ها از رویکردهای اساسی سیاست گذاران بخش کشاورزی جهت سازگاری با کم آبی است و اجرای طرح تغییر الگوی کشت در شهرستان سراب به عنوان یکی از نقاط عمده تولید محصولات کشاورزی در استان آذربایجان شرقی احساس می شود. از آنجایی که عدم قطعیت از جمله جوانب اجتناب ناپذیر در برنامه ریزی ها و تصمیم گیری های زراعی است، لذا مطالعه حاضر به معرفی و کاربرد مدل برنامه ریزی آرمانی استوار (RGP) در بهینه سازی الگوی کشت تحت شرایط عدم قطعیت در شهرستان سراب می پردازد. آمار و اطلاعات مطالعه از سازمان جهاد کشاورزی استان آذربایجان شرقی و تکمیل پرسشنامه طی سال زراعی 97-1396 بدست آمد. علاوه بر رهیافت RGP، مدل های LP وGP برای تعیین الگوی بهینه کشت بکار گرفته شدند. نتایج بیانگر برتری مدل RGP بر دیگر مدل ها به لحاظ دستیابی همزمان به اهداف حداکثر سود و کاهش مصرف آب می باشد که نشان دهنده بهینه نبودن وضعیت موجود بهره برداری از آب در منطقه مورد مطالعه می باشد. اجرای الگوی بهینه کشت براساس مدل RGP باعث افزایش سود و اشتغال به ترتیب به میزان 7/1 و 32/1 درصد و همچنین کاهش مصرف آب، کود و سموم شیمیایی به ترتیب به مقدار 7/7، 3/12 و 12 درصد نسبت به الگوی کشت فعلی می گردد. در میان محصولات مورد مطالعه، گندم بیشترین افزایش سطح زیر کشت را داشته است. از این رو یک محصول حایز اهمیت در منطقه است و بایستی نسبت به کشت آن به عنوان یک محصول استراتژیک در مساحت بیشتر اقدام شود.

در این مطالعه، جهت تخمین ضربی دبی سرریزهای کنگره؜ ای، از یک روش تکاملی بر مبنای نرو-فازی استفاده شد. به منظور بهینه سازی پارامترهای سیستم استنتاج عصبی-فازی سازگار (ANFIS) از الگوریتم کرم شبتاب (FFA) استفاده گردید. در مدل؜ سازی روش؜ های ANFIS و ANFIS-FFA، جهت بررسی عدم قطعیت مدل، از شبیه سازی مونت کارلو استفاده شد. علاوه بر این، با استفاده از روش اعتبارسنجی چند لایه اقدام به ارایه مدل؜ هایی شد که از انعطاف پذیری و تعمیم پذیری قابل توجهی برخوردار بود. در ابتدا، پارامترهای بی بعد ورودی شامل عدد فرود (Fr)، نسبت هد روی سرریز به ارتفاع سرریز (HT/p)، زاویه راس (α )، نسبت طول تاج سرریز به عرض کانال (Lc/W)، نسبت طول راس سرریز به عرض زاویه راس (A/w) و نسبت عرض زاویه راس به ارتفاع سرریز (w/p) تعریف و برای ANFIS و ANFIS-FFA هفت مدل مختلف توسعه داده شدند. سپس با استفاده از تحلیل حساسیت، مدل های برتر (ANFIS 5 و ANFIS-FFA 5) و موثرترین پارامتر ورودی (عدد فرود) شناسایی گردیدند. همچنین، نتایج توزیع خطا نشان داد که تقریبا 70 درصد نتایج مدل برتر (ANFIS-FFA 5) خطایی کمتر از 5 درصد داشتند. به عبارت دیگر، دقت خوب مدل برتر به لحاظ آماری تایید گردید. در انتها تحلیل عدم قطعیت برای مدل های برتر اجرا گردید.

حوضچه های آرامش از مهمترین سازه های مستهلک کننده انرژی می باشند بطوریکه تغییر شکل حوضچه آرامش می-تواند باعث عملکرد هیدرولیکی بهتر آنها شود. در این مطالعه، با پلکانی کردن انتهای حوضچه آرامشUSBR II مدل سد نازلوچای و همگرا نمودن دیواره های حوضچه، پارامترهای فشار، پروفیل سطح آب، راندمان پرش هیدرولیکی و استهلاک انرژی جنبشی بررسی شد. برای این منظور در نرم افزارFlow-3D با استفاده از روشVOF و مدل آشفتگیRNG ، جریان در حوضچه آرامش همگرا با زوایای همگرایی5، 5/7، 10 و5/12 درجه برای دبی 830 متر مکعب بر ثانیه شبیه سازی گردید. جهت صحت سنجی مدل عددی، از مقادیر آزمایشگاهی فشار استفاده شد. نتایج مدل سازی نشان داد که پلکانی کردن انتهای حوضچه و همگرایی دیواره ها باعث افزایش عمق پایاب و مانع خروج پرش از حوضچه آرامش می گردد. همچنین، همگرا کردن دیواره های حوضچه تاثیر مثبتی بر راندمان دارد. همگرا کردن دیواره ها باعث مستغرق شدن پرش هیدرولیکی می شود، درحالیکه پرش در حوضچه آرامش با دیواره های موازی بصورت آزاد می باشد. بهترین زاویه همگرایی از نظر عملکرد، حوضچه با زاویه همگرایی 5 درجه می باشد که راندمان به میزان 136 درصد نسبت به حوضچه با دیواره های موازی افزایش می یابد. مقایسه نتایج استهلاک انرژی برای مقاطع مختلف حوضچه در اعماق متفاوت نشان داد که حداکثر استهلاک انرژی در اعماقی بین30-20 درصد عمق جریان رخ می دهد که در نظر گرفتن این نکته، باعث طراحی سازه ای بهتر حوضچه آرامش می شود.

تغییرات مکانی ویژگی های خاک تابع عوامل محیطی مانند اقلیم، توپوگرافی، ماده مادری و پوشش گیاهی است. توپوگرافی از طریق سه عامل ارتفاع، زهکش طبیعی و شیب باعث تفاوت های معنی دار در ویژگی های خاک می شود. این تحقیق به منظور بررسی اثر ارتفاع بر برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی، نوع و فراوانی کانی های رس و در نهایت میزان تکامل خاک های یک نیمرخ ارتفاعی واقع در کوهستان تالش در استان اردبیل انجام گرفت. تعداد 5 خاکرخ در سطوح پایدار حفر و پس از مطالعات صحرایی، آزمایش های فیزیکی، شیمیایی و کانی شناسی رس بر روی نمونه ها انجام گرفت. نتایج نشان داد که در سطوح مختلف ارتفاعی، شدت هوادیدگی و نوع فرایندهای خاک سازی متفاوت بوده و تاثیر شدیدی بر برخی ویژگی های خاک از جمله مقدار رس، شکل های مختلف آهن، کانی ها و رده بندی خاک دارد. با کاهش ارتفاع، از میزان کانی ایلیت کاسته شده، ولی بر مقدار کانی اسمکتیت افزوده می شود که این امر دلیلی بر هوادیدگی و تکامل خاک می باشد. نتایج نشان داد که اراضی مرتفع دارای خاک های اینسپتی سول با درجه تکامل کم بوده ولی اراضی پایکوهی دارای خاک های تکامل یافته تر ورتی سول و مالی سول هستند. علاوه بر این، در نیمرخ ارتفاعی مورد مطالعه با کاهش ارتفاع، اقلیم گرمتر می شود و به تبع آن شدت فرایندهای خاک ساز افزایش می یابد. افزایش مقدار آهن بلورین (Fed-Feo)، به عنوان شاخص تکامل خاک، از 9/2303 میلی گرم بر کیلوگرم در قله کوه تا 7558 میلی گرم بر کیلوگرم در پای کوه این روند تکاملی را به خوبی نشان می دهد.

به منظور بررسی تاثیر لیوناردیت بر رفتار جذب وتوزیع شکل های شیمیایی روی در خاک، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 سطح لیوناردیت (0، 2 و 5 درصد) در 3 تکرار انجام شد بطوریکه تیمارها به مدت دو هفته در رطوبت زراعی (FC) و دمای 1± 25 درجه سانتی گراد در شرایط انکوباسیون قرارداده شدند ودر پایان انکوباسیون، همدمای جذب در سری غلظتی 0، 30، 90، 120، 150، 200، 250 و 300 میلی گرم بر لیتر روی با محلول زمینه کلسیم کلرید 01/0 مولار، روی قابل جذب گیاه به روش DTPA و شکل های مختلف روی به روش عصاره گیری دنباله ای تسییر تعیین شدند. در بین معادلات جذب، معادله فروندلیچ با بالاترین R2و کمتری SE برازش بهتری به داده-های آزمایشی در مقایسه با معادلات لانگمویر، تمکین و دوبینین-رادوشکویچ داشت و میزان پارامترهای ظرفیت جذب (qmax, B, KF, qD) و شدت جذب (KT, KL, n) با افزودن لیوناردیت کاهش یافت؛ همچنین انرژی جذب (E) محاسبه شده از طریق معادله دوبینین-رادوشکویچ بیان کننده جذب فیزیکی روی بود. کاربرد لیوناردیت سبب افزایش شکل تبادلی، کربناتی و متصل به ماده آلی و کاهش شکل اکسیدی و باقیمانده شد. همچنین با افزایش درصد لیوناردیت در خاک، مقدار شاخص تحرک روی (MF) افزایش یافت که بیانگر افزایش فراهمی روی در خاک است. درنهایت می توان نتیجه-گیری کرد که افزودن لیوناردیت به خاک، منجر به تغییرشکل روی از اشکال نامحلول به شکل های محلول تر و در نتیجه افزایش زیست فراهمی روی می شود.

یکی از راهکارهای موثر و اقتصادی جهت افزایش راندمان سرریز های جانبی، استفاده از سرریز های کنگره ای می باشد. در سرریز های جانبی کنگره ای با تغییر هندسه پلان و افزایش طول سرریز در بازشدگی ثابت از کانال، ظرفیت عبور جریان بیشتر می گردد. با توجه به اهمیت این سرریز ها در پروژه های آبی و پیچیده بودن محاسبات مربوط به تعیین منحنی دبی-اشل سرریز های جانبی کنگره ای، لازم است روابط معمولی و کاربردی دبی-اشل در شرایط مختلف برای آن استخراج گردد. در این پژوهش رابطه دبی-اشل برای سرریز های جانبی معمولی در دو بازشدگی 3/0 و 5/0 و کنگره ای مثلثی با سه زاویه راس 45، 60 و 90 درجه در سه بازشدگی 3/0، 5/0 و 6/0 ارایه شده است. با مقایسه معادله استخراج شده با نتایج شبیه سازی شده، دقت رابطه ارایه شده در محدود 15 % ± به دست آمد که در کاربرد های عملی قابل قبول ارزیابی می شود. هم چنین با توجه به نتایج برای سرریز جانبی کنگره ای به ازای یک بار آبی ثابت، با افزایش زاویه ی راس سرریز، به علت کاهش طول موثر سرریز، دبی کاهش می یابد. از طرفی به ازای یک بار آبی ثابت، با کاهش بازشدگی سرریز، عرض موثر مجرای عبور جریان کاهش یافته و ضریب دبی کاهش می یابد.

بخش کشاورزی بزرگ ترین مصرف کننده آب در ایران بوده و با محدود شدن منابع آب، نیاز به افزایش کارایی مصرف آن ضروری است. شبکه آبیاری و زهکشی حسنلو به عنوان قسمتی از پروژه بزرگ شبکه آبیاری-زهکشی دشت نقده، یکی از بزرگ ترین طرح های کشور در زمینه توسعه سامانه های آبیاری تحت فشار است. اراضی شبکه حسنلو بر اساس فشار موجود به سامانه های آبیاری بارانی، سطحی و هیدروفلوم مجهز شده است. در این تحقیق از سامانه های اطلاعات جغرافیایی به عنوان ابزاری جهت جمع آوری، مدیریت، پردازش و نمایش اطلاعات مکانی در فاز اول پروژه حسنلو در ارزیابی مدیریت آب این طرح استفاده شد. برای این منظور ابزاری برای محاسبه ضریب یکنواختی و ضریب یکنواختی توزیع در آبیاری بارانی طراحی و برای شبیه سازی و ارزیابی یکنواختی تک رایزر یا چند رایزر در سامانه GIS تهیه و الحاق شد. همچنین داده برداری میدانی آبدهی آبپاش ها و فشار واقعی زمان بهره برداری انجام پذیرفت. نتایج نشان داد فشار سر آبپاش ها به طور مکانی-زمانی از 5/0 تا 9/3 بار متغیر و ضریب یکنواختی پروژه کمتر از 50% بوده که بیانگر مدیریت ضعیف آبیاری بارانی در این پروژه بوده و همچنین در بین بهره برداران از رضایت نسبی حداقلی برخوردار است.