حفاظت منابع آب و خاک
سال:1399 | دوره:9 | شماره:3 |تعداد مقالات:9

در حال حاضر بسیاری از مدلهای هیدرولیکی موجود که عمده آنها در رده مدلهای متوسط گیری شده در عمق ) Depth-Averaged ( قرار میگیرند، از شبکه های محاسباتی منظم برای گسسته سازی میدان حل استفاده مینمایند و همین مساله موجب کاهش کارائی آنها به ویژه در ابعاد سلولی بزرگتر میگردد. بر خلاف مدلهای مذکور، مدل دوبعدی HEC-RAS از مفهوم جدیدی به نام تغییرات درون سلولی برای لحاظ نمودن تغییرات ارتفاعی داخل یک سلول محاسباتی استفاده می نماید و از اینرو از وابستگی بسیار کمی به ابعاد سلول محاسباتی برخوردار می باشد. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی اثر کاربرد این مفهوم بر پهنه سیلاب رودخانه سرباز به انجام رسیده است. همچنین بررسی تاثیر مقیاس نقشه بر عملکرد مدل یک بعدی و دوبعدی HEC-RAS از دیگر اهداف این پژوهش می باشد. نتایج نشان داد که با افزایش ابعاد سلول محاسباتی، میزان خطای مدل درشبیه-سازی پهنه های سیلگیر نسبت به ابعاد سلولی کوچک نسبتا پایین می باشد. به عنوان مثال، در صورت استفاده از یک شبکه محاسباتی با ابعاد 500 متر به جای یک شبکه با ابعاد 20 متر، میزان خطای مدل در برآورد پهنه سیلاب به کمتر از 15 درصد محدود می گردد. مدت زمان اجرای مدل دوبعدی نیز در ابعاد سلولی 500 متر تقریبا 45 برابر کمتر از مدت زمان اجرای مدل در صورت استفاده از ابعاد سلولی 20 متر است. یافته های مذکور به خوبی گویای این مطلب است که استفاده ازمفهوم تغییرات درون سلولی در مدلسازی تا چه حد می تواند در زمان اجرای مدل های عددی به ویژه در رودخانه های بزرگ و با پیچیدگی زیاد موثر باشد. همچنین محاسبات صورت گرفته حاکی از آن است که اختلاف بین دو مدل یک بعدی و دوبعدی در شبیهسازی پارامترهای هیدرولیکی در مقیاس های کوچک نسبتا ناچیز می باشد و با افزایش مقیاس نقشه اختلاف دو مدل مذکور نیز افزایش می یابد که علت اصلی لحاظ نمودن تمامی تغییرات توپوگرافی بستر و سیلابدشت رودخانه در مقیاس های بالا می باشد.

اطلاعات به هنگام و تصمیم گیری در زمان نزدیک به واقعیت از عوامل موثر مدیریت آب در مزرعه است. ازاین رو در مطالعه حاضر یک سیستم پشتیبان تصمیم مبتنی بر زمان واقعی برای برنامه ریزی آبیاری تدوین شد. مدل توسعه یافته برای 24 الگوی کشت زیرمجموعه کانال های شبکه آبیاری میاناب شهرستان شوشتر اجرا و ارزیابی گردید. برای مدل سازی در زمان واقعی داده هایی شامل بیلان آب در خاک، تولید محصول، رشد گیاه و ریشه، گام زمانی یک روزه با جایگزینی اعداد ورودی واقعی انجام شد. بدین منظور مدل AquaCrop و الگوریتم بهینه سازی مجموعه ذرات با هدف حداکثرسازی سودخالص برای یک سال زراعی بکار گرفته شدند. نتایج نشان داد بهترین راندمان اقتصادی آب برابر با 9250 تومان بر مترمکعب برای گوجه فرنگی به دست آمد. همچنین این محصول در برنامه بهینه با 35 درصد کاهش آب مصرفی افزایش عملکرد بیش از 3 تن در هکتار داشت. در حالت کلی دوره های بحرانی نیاز آبی برای گیاهان در حدفاصل بین حداکثر پوشش تا شروع پیری آن است. گیاهانی مانند گندم، جو و کلزا که پس از شروع دوره پیری با افت سطح سایه انداز مواجه می شوند سازگاری بیشتر با کم آبیاری دارند.

در این مطالعه به ارزیابی روش تگزاس و توسعه این روش برای تعیین جریان زیست محیطی رودخانه ها پرداخته شده است. این روش هیدرولوژیکی در حالیکه از حداقل داده ها برای تخصیص جریان زیست محیطی استفاده می نماید در مقابل روش هیدرولوژیکی تنانت قرار داشته و قابلیت تجویز جریان برای حفظ رژیم اکولوژیکی رودخانه ها را داراست. دراین مقاله بعد از اثبات ارزش روش مزبور و مشاهده وجود اختلافاتی در نتایج کار با رژیم تاریخی مشاهده شده در مطالعه موردی، روش تگزاس توسعه داده شد به نحوی که نتایج حاصل از آن توانست علاوه بر حفظ مبانی روش بنیادی، بین دو باند حداقل و میانگین جریان ماهانه تاریخی قرار گیرد. برای ارزیابی دو روش تگزاس و تگزاس اصلاح شده، از منظر کل حجم جریان تخصیص یافته به جریان زیست محیطی، نتایج حاصل از آن ها با سناریوی مشابه در روش تنانت مقایسه گردید. در این حالت حجم آب تخصیص یافته به محیط زیست در روش تگزاس اصلاح شده 50%، در روش تگزاس 47% و در روش تنانت 40 تا 60% آورد سالانه رودخانه برآورد گردید. این مقاله با توجه نتایج بدست آمده در مطالعه موردی نشان می دهد که با استفاده از دو روش تگزاس و تگزاس اصلاح شده بجای روش تنانت و ارتقای آنها به حد یک روش بومی، می توان به نتایجی قابل مقایسه با نتایج روش های شبیه سازی زیستگاه و جامع دست یافت.

هدف از مطالعه حاضر برآورد مقدار (ET0) در اقلیم نیمه مرطوب معتدل سرد و در یک دوره آماری 22 ساله با بکارگیری مدل موجک-عصبی-فازی با حداقل تعداد پارامترهای ورودی موثر بود. به منظور بررسی کارایی این مدل نتایج با مدل شبکه عصبی و انفیس مقایسه شد. آنالیز حساسیت داده های ورودی به سه روش هیل، ضریب تبیین و استات سافت انجام شد. آنالیز تحلیل حساسیت نشان داد که دما (T) (دمای مینیمم، ماکزیمم و میانگین)، (Rs)، (Ra)، سرعت باد در ارتفاع دو متری (U2) و (Rn) به عنوان پارامترهای اثرگذار بوده اند و ترکیب های مختلف این پارامترهای ورودی می تواند منجر به برآورد دقیق تر ET0 شود. بر اساس نتایج آنالیز حساسیت، شش ترکیب با پارامترهای مذکور انتخاب شد و دما در تمامی این ترکیب ها به عنوان متغیر ورودی به کار برده شد. با کاربرد سه پارامتر ورودی Tmin، Tmax و Rs و موجک sym8 مدل موجک-عصبی-فازی عملکرد بهتری نسبت به مدل شبکه عصبی دارد. براساس ضریب تبیین و مقدار خطای محاسبه شده برای شبکه عصبی و انفیس، ترکیب 7 پارامتر ورودی (Ra، Rn، Rs، U2، Tmean، Tmin و Tmax) و چهار پارامتر ورودی هواشناسی (Ra، U2، Tmean و Tmax) بیشترین دقت را در تخمین میزان ET0 در مقایسه با روش فایو پنمن مانتیث داشتند. نتایج همچنین نشان داد که بیشترین مقدار ضریب تبیین و کمترین مقدار خطا در بین موجک های مختلف مورد استفاده در مدل موجک-عصبی-فازی به ترتیب برای ترکیب های 7 و 3 پارامتر ورودی ((Tmax, Tmin, Rs با مقادیر ضریب تبیین 0/87 و مقدار میانگین خطای انحراف 02 / 0 برای ترکیب 7 پارامتری و با مقادیر ضریب تبیین 71 / 0 و مقدار میانگین خطای انحراف 03 / 0 برای ترکیب سه پارامتری بدست آمده است...

در راستای بررسی اثر کاربرد سوپرجاذب رطوبت بر کارآیی مصرف آب و به منظور تعیین مؤلفه های اصلی در کارآیی مصرف آب لوبیا، کنجد و ذرت در پاسخ به کاربرد مقادیر افزایش یافته ی هیدروژل سوپرجاذب رطوبت، پژوهشی در سال زراعی 95-1394 در دانشگاه فردوسی مشهد به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح پایه ی بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار به تفکیک برای سه گیاه لوبیا، کنجد و ذرت انجام شد. سطوح آبیاری (تامین 50 و 100 درصد نیاز آبی گیاهان مورد مطالعه) در کرت های اصلی و کاربرد و عدم کاربرد هیدروژل سوپرجاذب رطوبت در کرت های فرعی قرار گرفتند. در لوبیا متغیرهای عملکرد دانه، عملکرد ماده ی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، سرعت رشد محصول و میزان نیتروژن، فسفر و پی اچ خاک در مولفه اول و متغیرهای شاخص سطح برگ، شوری خاک و کارآیی مصرف آب در مولفه دوم قرار گرفتند. در کنجد، متغیرهای عملکرد دانه، عملکرد ماده ی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، سرعت رشد محصول و میزان فسفر و پی اچ خاک روی مولفه اول و متغیرهای شاخص سطح برگ، نیتروژن خاک، شوری خاک و کارآیی مصرف آب روی مولفه دوم بیشترین بار را داشتند. در ذرت، متغیرهای عملکرد دانه، عملکرد ماده ی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ، سرعت رشد محصول، میزان نیتروژن و پی اچ خاک روی مولفه اول و متغیرهای فسفر خاک، شوری خاک و کارآیی مصرف آب روی مولفه دوم دارای بیشترین بار بودند. نتایج نشان داد که میزان آب صرفه جویی شده در نتیجه استفاده از سوپرجاذب رطوبت، از ابعاد اقتصادی و اکولوژیکی میتواند بسیار قابل توجه باشد.

با توجه به عدم توزیع ایستگاه های باران سنجی در سطح کشور و نیاز به تعیین و تخمین بارش در مزارع آبیاری جهت برنامه ریزی آبیاری، ابزار هایی که بتوانند در تعیین بارش در سطح مزارع کمک نمایند از اهمیت بالایی برخوردار می باشند. در این مطالعه از ابزار گوگل ارث انجین و اطلاعات ماهواره ای CHIRPS، TRMM و GPM به ترتیب در بازه های زمانی مختلف استفاده شد. با استفاده از این ابزار مقدار بارش در بازه های روزانه، دهه و ماهانه در ایستگاه اهواز و ایذه در بازه 1393-1394 و 1396-1397 مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت با استفاده از اطلاعات 9 ایستگاه ارزیابی نهایی انجام شد. نتایج نشان داد که سامانه در بازه ماهانه از شاخص کارایی بالایی برخوردار است (99/0) و مقدار خطای نرمال شده آن حدود 36 درصد می باشد. ارزیابی نشان داد که به طور متوسط 51 درصد خطا در برآورد بارش وجود دارد و به میزان 1/3 میلی متر به طور متوسط مقدار بارش کمتر برآورد می شود. شاخص توافق و کارایی مدل قابل قبول بود همچنین از نظر آزمون F-Test تفاوت معنی داری بین داده های برآورد شده و اندازه گیری شده مشاهده نشد ولی جهت افزایش دقت آن می بایست از روش های مختلف پهنه بندی مانند کوکریجینگ استفاده نمود و از آن به عنوان پارامتر کمکی به همراه نقشه رقوم ارتفاعی استفاده کرد.

هدف از این تحقیق، پتانسیل یابی منابع آب زیرزمینی با استفاده از چهار روش جنگل تصادفی، GLM، روش Domain و روش GAM است. علاوه بر این چهار روش ترکیب این روش ها جهت پتانسیل یابی نیز، مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور یازده معیار شامل درصد شیب، جهت شیب، انحنای مقطع (Profile Curvature)، انحنای توپوگرافی (Topographic curvature)، انحنای کلی (Total curvature)، فاکتور LS، شاخص قدرت جریان (SPI)، شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI)، کاربری اراضی، خاک و مدل رقومی ارتفاع با توجه به تجربیات کارشناسان و پژوهشگران مورداستفاده قرار گرفت. همچنین به منظور اعتبارسنجی از تعداد 76 حلقه چاه که دارای دبی بالابودند جهت شبیه سازی (70 درصد) و اعتبار سنجی (30 درصد) استفاده شد. پیش از مدل سازی آزمون هم خطی بر روی معیارها انجام گرفت و مشاهده گردید هیچ نوع هم خطی بین متغیرها وجود ندارد. براین اساس نتایج ارزیابی مدل سازی با استفاده از منحنی ROC نشان داد که هر چهار روش استفاده شده دارای دقت عالی و AUC بالای 90 درصد جهت پیش بینی را دارند. در ادامه نتایج چهار روش با روش میانگین گیری ترکیب گردید. پتانسیل نهایی نشان داد که 89/32 درصد از اراضی دارای پتانسیل خوب ازنظر بهره برداری از منابع آب زیرزمینی رادارند. همچنین نتایج اهمیت فاکتورها نیز نشان داد که معیارهای شیب، ارتفاع و شاخص قدرت جریان دارای بالاترین میزان اهمیت هستند. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند به عنوان اطلاعات پایه به برنامه ریزان و مسیولان محلی به منظور ارزیابی، برنامه ریزی، مدیریت، استفاده پایدار و تغذیه مصنوعی منابع آب زیرزمینی در آینده کمک نماید.

پژوهش حاضر با هدف ارزیابی سلامت آبخیز کوزه تپراقی واقع در استان اردبیل با استفاده از تحلیل 27 معیار مرتبط با ابعاد مختلف هیدرولوژیکی، انسانی و اقلیمی انجام شد. به همین منظور، ابتدا اطلاعات پایه منطقه ای شامل داده های هیدرولوژی، فرسایش و رسوب، اقتصادی، اجتماعی و اقلیمی از گزارش های پیشین جمع آوری و تحلیل شد. سپس متناسب با ماهیت داده های مورد استفاده چندین بانک اطلاعاتی در محیط نرم افزار های Fragstats 4. 2. 1، Excel 2016، IBM SPSS Statistics 25 و ArcGIS 10. 6 تهیه شد. در ادامه با استفاده از اصول حاکم بر مدل مفهومی فشار-حالت-پاسخ PSR، وضعیت و تغییرات مکانی سلامت آبخیز کوزه تپراقی در سطح 36 زیرآبخیز مورد ارزیابی قرار گرفت. درجات مختلف سلامت آبخیز در پنج طبقه سالم، نسبتا سالم، متوسط، نسبتا ناسالم و ناسالم طبقه بندی شدند. بر اساس نتایج مشخص شد که از نظر کلی آبخیز دارای وضعیت متوسط از لحاظ سلامت می باشد. هم چنین مقدار شاخص های فشار، حالت و پاسخ به ترتیب برابر با 46/0، 55/0 و 31/0 بوده است. میانگین شاخص ارزیابی جامع سلامت آبخیز کوزه تپراقی برابر با 41/0 به دست آمده است. حداکثر مقدار شاخص سلامت برابر 66/0 مربوط به زیرآبخیز های 8 و 12 و حداقل مقدار این شاخص برابر 14/0 مربوط به زیرآبخیز 26 می باشد. وضعیت سلامت در قسمت شرق و جنوب شرقی آبخیز در وضعیت نسبتا سالم و متوسط قرار گرفته است و وضعیت بهتری از سلامت آبخیز در قسمت های غربی و شمالی مشاهده شد. نتایج پژوهش حاضر برای شناسایی و حفاظت از مناطق اولویت دار و هدایت راهبردهای مدیریتی از لحاظ منابع آب و خاک در سطح ملی و منطقه ای قابلیت کاربرد دارند.

بررسی کیفیت و آلودگی منابع آب زیرزمینی در برنامه ریزی و توسعه منابع آب، امری بسیار مهم و ضروری است. هدف از این پژوهش، پهنه بندی کیفیت آب، آلودگی و بررسی روند تغییرات پارامترهای کیفی در دوره بلندمدت در آبخوان نجف آباد است. بدین منظور پارامترهای EC، TDS، SAR، pH، TH، Cl، CO3، Ca، Mg، Na، K، HCO3، NO3 و عناصر سنگین شامل روی، مس، سرب، و آرسنیک از نمونه های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفتند. طبقه بندی کیفیت آب از نظر کشاورزی با توجه به دیاگرام ویلکاکس عمدتا در محدوده ی C3-S1 و از نظر شرب با توجه به دیاگرام شولر عمدتا در طبقه قابل قبول و متوسط و در مواردی نامناسب قرار دارد. میزان عناصر سنگین در حد مجاز است. روند تغییرات پارامترهای کیفی با استفاده از روش های MK و TFPW-MK بررسی شد و نتایج نشان دهنده ی کاهش کیفیت آب در طی زمان بود. پارامترهای کیفی مهم از جمله عامل مهم نیترات در محیط ArcGIS پهنه بندی شدند. مقدار متوسط غلظت نیترات 63/13 میلی گرم در لیتر محاسبه شد و ماکزیمم مقدار نیترات در قسمت های شمالی و مرکزی این آبخوان تا 195 میلی گرم در لیتر رفته است. با توجه به نتایج پژوهش حاضر، واضح است که پایش مستمر و بررسی های کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی و انجام اقدامات لازم برای کنترل آلودگی در محدوده آبخوان نجف آباد بسیار ضروری است.