حفاظت منابع آب و خاک
سال:1400 | دوره:11 | شماره:1 |تعداد مقالات:9

بهسازی خاک لسی، می تواند سبب افزایش استحکام، مقاومت و تغییر یا اصلاح ویژگی های مکانیکی آنها گردد. هدف از انجام این پژوهش، بررسی تغییرات پارامترهای منحنی رطوبتی (چگونگی نگهداشت آب در خاک) و برخی شاخص های مکانیکی (پایش استحکام و مقاومت مکانیکی) خاک لسی شن لومی حاوی نانو رس های مونت موریلونایت بود. بدین منظور، باتیمارهای 1 و 5 درصد نانورس، میزان نگهداشت آب خاک با دو مدل ون گنوختن و بروکس-کوری، تغییرات پارامترهای رطوبتی و حدود آتربرگ در دو زمان ارزیابی شد. نتایج نشان داد که نانورس تأثیری معنی دار بر نگهداشت آب در مکش های مختلف داشت و مقادیر آنرا، بخصوص در مکش های پایین افزایش داد. همچنین سبب افزایش خلل و فرج ریز در نقطه ورود هوا شد که نشان دهنده ی کاهش سرعت تخلیه آب و افزایش قابلیت نگهداشت آن در خاک سبک بود. در بررسی پارامتریک منحنی رطوبتی خاک-نانورس، با افزایش مقدار نانو رس، رطوبت اشباع Θ s افزایش، لیکن، شیب منحنی رطوبتی خاک-نانورس (پارامترn) و فشار ورود هوا افزایش و مقدار α کاهش یافت. تغییر در رطوبت باقیماندهΘ r قابل ملاحظه نبود و روند افزایشی منطقی خاصی نشان نداد. پیش بینی پارامترهای معادله منحنی رطوبتی با استفاده از مدل وان گنوختن نتایج بهتری از مدل بروکس-کوری نشان داد. در بررسی شاخص های مکانیکی، افزایش حدروانی (به میزان بیشتر) وحدخمیری و در نتیجه، افزایش شاخص پلاستیسیته (بهبود خصوصیات خمیری خاک) مشاهده شد. افزایش میزان سطح مخصوص و قدرت نگهداری آب توسط رس ها و مقاومت برشی سطح رس می تواند دلیل این امر باشد. پایش حدود آتربرگ و پارامترهای منحنی رطوبتی با زمان، نشانگر مانایی آنها بود.

در این مطالعه، الگوی آبشستگی در مجاورت سرریزهای سنگی با شکل های I، U و J درون کانال های خم توسط یک روش هوش مصنوعی نوین تحت عنوان ساختار تعمیم یافته روش گروه دسته بندی داده ها(GSGMDH) شبیه سازی شد. در مقایسه با روش(GMDH) گروه دسته بندی داده ها روش GSGMDH یک روش منعطف تر و دقیق تر است که در آن گره ها می-توانند از لایه های غیرهمجوار ورودی بگیرند. در ابتدا، کلیه پارامترهای موثر بر روی عمق آبشستگی در مجاورت سرریزهای سنگی شناسایی گردید و سپس با استفاده از این پارامترها، برای هر یک از روش های GMDH و GSGMDH شش مدل مختلف تعریف گردید. با تجزیه و تحلیل نتایج مدل های هوش مصنوعی مدل-های برتر معرفی گردید. مدل های برتر GMDH و GSGMDH مقادیر آبشستگی ها را بر حسب کلیه پارامترهای ورودی تخمین زدند. علاوه بر این، دقت مدل های GSGMDH از مدل های GMDH بیشتر بود. به عنوان مثال، برای مدل های برتر GMDH و GSGMDH مقدار شاخص عملکرد در وضعیت تست به ترتیب مساوی با 075/73 و 408/86 محاسبه شدند. همچنین، مدل برتر مقادیر تابع هدف را با دقت خوبی پیش بینی نمود. به عنوان مثال، مقادیر ضریب همبستگی (R)، شاخص پراکندگی(SI) و ضریب نش (NSC) برای مدل برتر GSGMDH در شرایط آموزش به ترتیب مساوی با 913/0، 214/0 و 800/0 تخمین زده شدند. با توجه به نتایج تحلیل حساسیت، پارامترهای پارامترهای ضریب شکل سرریزهای سنگی (φ )، نسبت اختلاف عمق جریان در بالادست و پائین دست تله سنگی برابر به ارتفاع سازه (y/hstΔ ) و عدد فرود تراکمی (Fd) به عنوان موثرترین پارامترهای ورودی معرفی گردیدند. تحلیل عدم قطعیت نشان داد که مدل GSGMDH برتر دارای یک عملکرد کمتر از واقعی بود.

زرین گیاه (Dracocephalum kotschyi) از مهم ترین گیاهان دارویی خانواده نعناعیان (Lamiaceae) است که به علت شرایط نامساعد محیطی در حال انقراض است. بنابراین، به منظور بررسی اثرات دو عامل تنش کم آبیاری در سه سطح (آبیاری تا تکمیل ٦ ٠ ، ٨ ٠ و ٤ ٠ درصد ظرفیت مزرعه ای) و کود زیستی در چهار سطح (نیتروکسین، سوپر نیتروپلاس، بیوفسفر و عدم مصرف کود زیستی) تحقیقی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در ٣ تکرار (هر تکرار شامل 2٠ گلدان حاوی یک نشاﺀ ) در گلخانه به صورت آزمایش گلدانی حاوی محیط کشت کوکوپیت و پرلیت به نسبت 1: 1 به اجرا درآمد. بیشترین مقدار جذب نیتروژن ریشه (٠ 2/2 میلی گرم بر کبلوگرم) و نیتروژن برگ (57/5 میلی گرم بر کیلوگرم) در تیمار آبیاری معمول (تیمار آبیاری تا تکمیل 8٠ درصد ظرفیت مزرعه ای) و مصرف کود زیستی سوپر نیتروپلاس مشاهده گردید. درصد اسانس تحت تنش ملایم در مقایسه با شاهد 77/53 درصد افزایش نشان داد، در حالی که با تشدید تنش خشکی درصد اسانس 94/49 درصد در مقایسه با شاهد کاهش داشت. نتایج این تحقیق حاکی از این بود که بیشترین اثر افزایشی بر درصد تولید (٢ ٨ /1 درصد) و عملکرد اسانس (٣ ٢ /٠ گرم بر گیاه) زرین گیاه مربوط به تلقیح با کود زیستی سوپر نیتروپلاس و تنش خشکی ملایم بود در حالی که کشت گیاهان زرین گیاه تحت شرایط آبیاری معمول و عدم مصرف کود زیستی منجر به کمترین تولید و عملکرد اسانس در زرین گیاه گردید.

یکی از مهم ترین چالش هایی که بر اکوسیستم های طبیعی و جنبه های مختلف زندگی انسان تأثیر دارد تغییر اقلیم است. تأثیرات گرمایش جهانی بر بخش هیدرولوژی و چرخه آب در طبیعت بسیار جدی است و شناخت این اثرات به صورت کمی، آمادگی بیشتری برای مقابله با تبعات آن ایجاد می کند. در تحقیق حاضر عملکرد دو مدل با ساختارهای متفاوت که یکی از آنها مدل جعبه سیاه (شبکه عصبی مصنوعی) و مدل نیمه توزیعی (SWAT) انتخاب شد و از لحاظ خطا و عدم قطعیت مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برای بررسی اثر تغییر اقلیم از مدل بزرگ مقیاس ( CanESM2 ) تحت سناریو RCP2. 6 و RCP8. 5 استفاده شد. نتایج در این پژوهش نشان داد که مدل های جعبه سیاه عملکرد بهتری نسبت به مدل های فیزیکی دارد. نتایج تغییر اقلیم در این پژوهش نشان می دهد که بارش (3 الی 59درصد) و دما (53/1 الی 93/6 درجه سانتیگراد)روند افزایشی دارد بخصوص این روند افزایشی در مقادیر حدی و سیلاب های تند بیشتر خود رانشان می دهد. همچنین میزان رواناب در دوره آتی 7 الی 11 درصدی افزایش می یابد به همین دلیل در مطالعات شهری حتماً باید به افزایش پدیده های سیلاب در دوره آتی توجه نمود.

تبخیر به عنوان یک مؤلفه مهم و یک عامل کنترل کننده کلیدی در فرایندهای هیدرولوژیکی عمل می کند. در شرایط گرمایش جهانی، انتظار می رود تقاضای تبخیر از تشت افزایش یابد، اما کاهش در مقادیر تبخیر این فرضیه را که تغییر اقلیم سبب افزایش تبخیر می شود، را به چالش کشیده است. هدف این تحقیق بررسی وجود یا عدم وجود پدیده تناقض تبخیر و همچنین تعیین روند تغییرات تبخیر و سایر متغیر های اقلیمی اثرگذار بر آن می باشد. برای دستیابی به هدف مذکور داده های تبخیر از تشت در مقیاس زمانی سالانه در 50 ایستگاه سینوپتیک پهنه غربی و مرکز ایران با استفاده از روش های ناپارامتری من کندال و تخمینگر شیب سن مورد ارزیابی و تحلیل روند قرار گرفتند. نتایج تحلیل روند با آزمون من کندال نشان داد که تبخیر از تشت در 10% و 28% از ایستگاهها در سطح معنی داری 5% دارای روند بترتیب کاهشی و افزایشی بود. همچنین نتایج روندیابی میانگین دما به عنوان منبع انرزی لازم جهت انجام تبخیر نشان داد که 94% ایستگاه ها در سطح معنی داری 5% دارای روند افزایشی هستند. نتایج نشان داد که علیرغم افزایش دما در اکثر ایستگاه ها، پدیده تناقض تبخیر در 38% ایستگاه ها اتفاق افتاده که تناقض تبخیر در 10% ایستگاه ها در سطح معنی داری 5% بوده است. بطور کلی نتایج نشان داد که در ایستگاه های دارای تناقض تبخیر معنی داری در سطح 5% ( دارای شیب تبخیر تشت منفی)، افزایش بیشتر دمای کمینه نسبت به بیشینه، کاهش سرعت باد و ساعت آفتابی عوامل اصلی کنترل کننده میزان تبخیر تشت هستند.

در این مطالعه، قابلیت های مفصل های درختی واین، نظیر توانایی در تجزیه توزیع های چند متغیره به توزیع های دوبعدی، انعطاف آن در مسائل با ابعاد بالا و استفاده از وابستگی شرطی بین متغیرها مورد بررسی قرار گرفته است. هدف استفاده از ساختارهای درختی سی-واین و دی-واین جهت تعیین تابع توزیع احتمالاتی توأم چهاربعدی مشخصه های مهم رویدادهای بارش 26 ساله ایستگاه بارش سریمونا واقع در کشور ایتالیا، شامل ماکزیمم شدت بارش، عمق کل بارش، مدت زمان دوره مرطوب و دوره خشک می باشد. بدین منظور، ابتدا ترکیبی از مناسب ترین خانواده های مفصل ارشمیدسی و بیضوی جهت برازش بر جفت-مفصل های هر یک از ساختارهای سی-واین و دی-واین مشخص شدند. توابع توزیع توأم بهینه ساختارهای سی-واین و دی-واین نیز با استفاده از توابع چگالی زنجیره ای محاسبه و میزان انطباق آنها با مفصل تجربی چهاربعدی مشخصه های بارش متناظر مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت میزان دقت ساختارهای درختی سی-واین و دی-واین در تعیین توابع توزیع توأم مشخصه های مهم بارش، مقایسه گردید. نتایج نشان داد که ساختار سی-واین R-D-L-M دارای مینیمم مقدار معیارهای ارزیابی 029/0RMSE= و 022/0MAE= و همچنین ماکزیمم 35/0= value-P و 998/0 R2=در بین کلیه ساختارهای سی-واین و دی-واین می باشد و در نتیجه برای تحلیل فراوانی مشخصات بارش ایستگاه سریمونا ایتالیا دارای بیشترین دقت می باشد.

پوشش گیاهی عاملی مهم مؤثر بر رواناب، کمیت و کیفیت آب در یک حوزه آبخیز است. این تحقیق به بررسی اثرات کاهش پوشش گیاهی در آبخیز شرق دریاچه ارومیه بر دو پارامتر رواناب و پتانسیل ایجاد آلودگی آب می پردازد. برای ارزیابی هم زمان سه پارامتر موردنظر از مدل WWPSS، استفاده شد. پوشش گیاهی نمایشگر کسری از انواع پوشش علفی، درختی و اراضی فاقد پوشش گیاهی است که از تصاویر ماهواره ای MODIS VCF اخذ گردید. رواناب به صورت بودجه آبی انباشت شده در پایین دست موردمحاسبه قرار گرفت. همچنین این مدل شاخصی را برای تعیین سطح بالقوه آلایندگی آب تدارک می نماید. نتایج نشان داد که پوشش مرتعی به طور میانگین حدود 32 درصد کاهش یافته است. همچنین میانگین تولید رواناب در شرایط موجود در 4 زیرحوزه آجی چای، قلعه چای، مردوق چای و صوفی چای به ترتیب به مقدار 6/2، 16/3، 9/2 و 25/3 درصد اولیه در مقایسه با وضعیت قبل از کاهش پوشش گیاهی افزایش یافته است. بر اساس نتایج، اختلاف در پتانسیل آلودگی آب در نقاط مختلف حوزه آبخیز شرق دریاچه ارومیه بین دو وضعیت پایه و موجود، در طیفی بین 9-تا 15 درصد و به طور میانگین معادل 6/0 درصد نوسان داشته است. این تغییر، موجب افزایش بار آلودگی در بعضی نقاط و کاهش آن در نقاط دیگر شده است؛ امّا درمجموع به تغییرات افزایشی در پتانسیل آلودگی آب با میانگین حدود 5/2 درصد در کل آبخیز انجامیده است. روش مورداستفاده می تواند برای کمّی سازی و نقشه سازی تغییرات آبی اکوسیستم و کاربست آن در ارزیابی و مدیریت محیط زیست مورداستفاده قرار گیرد.

اخیرا بیوچار به عنوان اصلاح کننده خاک مورد توجه قرارگرفته است. در تحقیقات انجام یافته، به اثر نوع و مقدار بیوچار بر ویژگی های خاک تأکید شده است. این تحقیق مزرعه ای با هدف بررسی اثر توأم نوع، مقدار و اندازه ذرات بیوچار بر تخلخل کل (TP)، مقاومت فروروی (PR) و میانگین وزنی قطر خاکدانه های با الک خشک (MWD) در خاکی با بافت لوم شنی انجام شد. آزمایش فاکتوریل با طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با سه فاکتور نوع، مقدار و اندازه ذرات بیوچار در سه تکرار اجرا شد. بیوچارهای کاه گندم، ورمی کمپوست و چوب زردآلو در مقادیر 5/0، 5/1 و 3 درصد و اندازه ذرات 5/0-0، 1-5/0 و 2-1 میلی متر به خاک اضافه شدند. هر سه بیوچار در مقایسه با شاهد TP را به صورت معنی داری افزایش و PR را به صورت معنی داری کاهش دادند. نوع بیوچار بیشترین سهم را در تغییرات TP و PR داشت. بیشترین TP در تیمار بیوچار کاه گندم با مقدار 3% و اندازه ذرات 2-1 میلی متر به دست آمد. بیشترین کاهش PR، در بیوچار کاه گندم با مقدار 3% و با اندازه ذرات 1-5/0 میلی متر مشاهده شد. اثر متقابل نوع، مقدار و اندازه ذرات بیوچار، بیشترین سهم را در تغییر MWD داشت. بیشترین MWD (mm 22/1) در خاک های تیمار شده با بیوچار کاه گندم با مقدار 5/0% و اندازه ذرات 5/0-0 میلی متر مشاهده شد. نتایج نشان داد که مقدار و اندازه ذرات بیوچار بسته به نوع بیوچار اثرات متفاوتی بر ویژگی مورد مطالعه خاک داشتند.

ازآنجایی که در بررسی راندمان آبیاری و معادله اصلی آن عمق توسعه ریشه به صورت عامل مهم و غیرقابل اغماض در نظر گرفته شده است. لذا تعیین دقیق عمق توسعه ریشه در مراحل مختلف رشد گیاه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق با استفاده از حفر پروفیل به صورت مستقیم عمق تغییرات ریشه گندم در مناطق حمیدیه، کوثر، عتابیه، یاسمین فردوس، داریون، ویس، شادگان و هندیجان با خاک هایی بترتیب با شوری های مختلف 3/7، 1/23، 8/12، 7/12، 9/4، 24، 7/10و 22/14 دسی زیمنس بر متر در عمق 0 تا 60 سانتی متری مورد اندازه گیری قرار گرفت. همچنین شوری آب در هر یک از پایلوت های فوق بترتیب 8/1، 9/1، 5/2، 2/2، 7/1، 4/2، 4/6 و 2/3 دسی زیمنس بر متر بود. بافت غالب خاک این مناطق بترتیب Clay Loam و Silty Clay Loam می باشد. همانطور که نتایج نشان می دهد بافت این پایلوت ها سنگین بوده و نتایج این تحقیق در همین رنج بافت خاک قابل تعمیم می باشد. در این راستا مدل عمق توسعه ریشه رابطه بورگ و گریمز (1986) بر اساس اطلاعات FAO و اطلاعات بومی به دست آمده از منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اطلاعات FAO موجب ایجاد خطای زیادی در حدود 176 درصد می باشد و استفاده از رابطه های بومی در کلاس های مختلف شوری خاک نشان می دهد که با استفاده از این معادلات با خطای متوسط 18 درصد می توان برآورد مناسب تری از تغییرات عمق ریشه در این مناطق داشت.