اراضی تحت آبیاری مناطق خشک و نیمه خشک با خطر شور شدن خاک مواجه هستند. پایداری کشاورزی در این شرایط در گرو خروج نمک اضافی از ناحیه ریشه گیاه است. اگرچه سامانه های زهکشی مصنوعی می توانند با خروج آب و املاح اضافی، شرایط مناسب رشد گیاه را فراهم کنند، ولی اجرا و بهره برداری این سامانه ها با چالش هایی ازجمله هزینه بالای احداث، مسائل زیست محیطی، حجم بالا و کیفیت پایین زه آب خروجی، همراه است. برای رویارویی با این مشکلات، می توان از روش های جایگزین و یا ترکیب آن ها با روش های مرسوم کمک گرفت. در این پژوهش، در سال 1394، زهکشی خشک به عنوان یک روش جایگزین با هزینه کمتر و تا اندازه ای سازگار با محیط زیست، در پردیس ابوریحان دانشگاه تهران موردبررسی قرار گرفت و از مدل HYDRUS_2Dبرای شبیه سازی و تعیین پارامترهای هیدرولیکی و انتقال شوری استفاده شد. تیمارها شامل دو نسبت عرض کاشت به نکاشت (1(کاشت): 1(نکاشت) و 1: 2) و دو شوری آب آبیاری (5/1 و 3 دسی زیمنس بر متر) در چهار لایسیمتر با ابعاد 1×1×1 متر اجرا شد. در این آزمایش از چمن اسپرت در قسمت کاشت استفاده شد. بافت خاک لومی، سطح ایستابی در 90 سانتی متری از سطح و تعداد روزهای آبیاری 70 روز بود. نتایج نشان داد در تمام تیمارها، جهت حرکت شوری از ناحیه آبیاری به ناحیه تبخیر بود و شوری نهایی خاک در قسمت نکاشت بیشتر از قسمت کاشت بود. افزایش عرض کاشت به نکاشت از 1: 1 به 1: 2، اگرچه توانست شوری را از ناحیه آبیاری به ناحیه تبخیر منتقل کند، ولی نتوانست شوری ناحیه ریشه را تثبیت کند. به طوری که شوری نهایی ناحیه ریشه در تیمارهای با عرض کاشت به نکاشت برابر، از شش دسی زیمنس بر متر (7/1 تا 7/2 برابر شوری اولیه) فراتر نرفت، در حالی که در دو تیمار دیگر این مقدار به بیش از 14 دسی زیمنس بر متر (9/4 تا 7/7 برابر شوری اولیه) رسید. نتایج خروجی مدل و شاخص های آماری نشان داد مدل HYDRUS_2Dتوانست حرکت آب و انتقال شوری را برای زهکشی خشک در شرایط آزمایش لایسیمتری با دقت معقولی برآورد کند. مقدار خطای استاندارد و ریشه میانگین مربعات خطا در برآورد رطوبت خاک به ترتیب بین هفت تا 11 درصد و 021/0 تا 057/0 سانتی مترمکعب بر سانتی مترمکعب بود و این مقدار برای برآورد شوری به ترتیب بین 24 تا 29 درصد و 01/2 تا 73/2 دسی زیمنس بر متر بود. با توجه به شاخص های آماری، مدلHYDRUS_2D رطوبت خاک را بهتر از مقادیر شوری شبیه سازی کرد.

اقداماتی که در راستای مدیریت سطح ایستابی به منظور کاهش حجم زه آب ها و تلفات نیترات طی دهه اخیر انجام شده است، منجر به تضمین پایداری سیستم های آبیاری و زهکشی و نیز حفاظت اکوسیستم ها گردیده است. در این پژوهش دو روش مدیریت سطح ایستابی شامل زهکشی زیرزمینی آزاد و زهکشی کنترل شده در سطح 63.41 هکتار در مزارع کشت و صنعت نیشکر امام خمینی (ره) واقع در استان خوزستان، به کار برده شد. تیمار های مورد آزمایش شامل یک تیمار زهکشی آزاد (FD)، و دو تیمار زهکشی کنترل شده با کنترل سطح ایستابی در اعماق 90 سانتی متری (CD90) و 70 سانتی متری از سطح خاک (CD70) بود. حجم زه آب خروجی از زهکش ها، غلظت ازت نیتراتی، عمق سطح ایستابی و میزان مصرف آب آبیاری در طول دوره مطالعه اندازه گیری شد. با اجرای زهکشی کنترل شده، میزان کل جریان خروجی زهکشی تیمار های CD70و CD90 به ترتیب به میزان 62.48 و 48.98 درصد در مقایسه با تیمار زهکشی آزاد کاهش یافت، کل میزان تلفات ازت نیتراتی در جریان خروجی از زهکش ها در تیمار های CD70 و CD90 به ترتیب به میزان 58.43 و 47.25 درصد نسبت به زهکشی آزاد کمتر بود، کل آب مصرفی در مزارع کنترل شده CD70 و CD90 به ترتیب به میزان 25.64 و 27.67 و درصد نسبت به مزرعه با زهکشی آزاد کاهش نشان داد. نتایج تحقیق حاضر حاکی از آن است که کاربرد زهکشی کنترل شده در مقیاس بزرگ منجر به کاهش قابل ملاحظه ای در حجم زه آب و تلفات مواد مغذی در نواحی خشک و نیمه خشک ایران می گردد که افزایش منافع اقتصادی و محیط زیستی فراوانی در مقایسه با سیستم های غیر مدیریت شده در پی خواهد داشت.

این مطالعه به منظور ارزیابی تاثیر مدیریت سطح ایستابی (CWT) بر کیفیت زه آب های زهکشی در مناطق نیمه خشک ایران انجام شده است. حجم زه آب های خروجی، غلظت نیتروژن - نیترات، غلظت فسفات و هدایت الکتریکی در زه آب های زهشکی در طی فصل رشد کنترل و اندازه گیری شد. ایستگاه لایسیمتری مجهز به سیستم زهکشی و سیستم کنترل و تنظیم سطح ایستابی بود و گیاه یونجه یکساله (Medicago scatella) در آنها کشت داده شد. تیمارهای مطالعه شامل سه تیمار آبیاری زیرزمینی با سطح ایستابی کنترل شده در (CWT0.7) 0.7m, (CWT0.5) 0.5m, (CWT0.3) 0.3m از سطح خاک و تیمار زهکشی آزاد (FD) (با عمق نصب زهکش در یک متر پایین تر از سطح خاک) می باشد. حجم زه آب خروجی، غلظت نیتروژن - نیترات (NO3-N) و هدایت الکتریکی زه آب تیمارهای کنترل سطح ایستابی به طور معنی داری نسبت به زهکشی آزاد کاهش یافت. متوسط غلظت نیتروژن - نیترات در زه آب های زهکشی در تیمارهی CWT0.7, CWT0.5, CWT0.3 به ترتیب 2.4، 3.85 و 5.68 میلی گرم بر لیتر و در تیمار زهکشی آزاد 11.2 میلی گرم بر لیتر بود. حجم زه آب کل ناشی از انجام آبشویی در تیمارهای CWT0.5 ,CWT0.5 به ترتیب 60.2 و 70.6 لیتر و در تیمار زهکشی آزاد 120 لیتر بود. همچنین تلفات نیتروژن - نیترات در تیمارهای CWT0.5, CWT0.3 به ترتیب 90% و 82% نسبت به زهکشی آزاد کاهش یافت. بهبود کیفیت زه آب در نتیجه کاهش حجم زه آب خروجی و افزایش فرایند دینتریفیکاسیون در تیمارهای کنترل سطح ایستابی است. متوسط غلظت فسفات زه آب های حاصل از تیمارهای CWT برابر 2.1 میلی گرم بر لیتر و در تیمار زهکشی آزاد 2.4 میلی گرم بر لیتر بود. متوسط EC زه آب های خروجی در تیمارهای CWT کمتر از تیمار زهکشی آزاد بود. علاوه بر کاهش قابل ملاحظه آلودگی نیتروژن - نیترات، مزایای اقتصادی در نتیجه صرفه جویی در مصرف کود تولیدی حاصل می شود. بنابراین روش مدیریت سطح ایستابی از هر دو جنبه زیست محیطی و اقتصادی قابل توجه است.

تاقدیس دنه خشک در استان کرمانشاه نمونه ای تیپیک از یک تاقدیس در حال رشد در زون ساختمانی زاگر س چین خورده است. هدف این تحقیق بررسی نقش تکتونیک در ویژگی های سطوح مثلثی شکل، تراکم و الگوی زهکشی در تاقدیس مذکور است. ابعاد سطوح مثلثی شکل با استفاده از تصویر ماهواره ای کویک برد و مطالعات میدانی تعیین شد. شبکه های زهکشی به کمک نقشه های توپو گرافی 50000/1 و تصویر ماهواره ای کویک برد تعیین گردید و سپس وارد نرم افزار ILWIS گردید. درجه بندی آبراهه ها به روش استراهلر انجام و طول آبراهه ها با درجات مختلف تعیین گردید. شیب ساختمانی لایه ها در جبهه کوهستان با استفاده از دستگاه شیب سنج محاسبه شد. بر اساس شیبهای ساختمانی اندازه گیری شده و عرض پهلوی تاقدیس در بخشهای مختلف، تاقدیس مورد مطالعه به 8 زون تکتونیکی تقسیم شد. میانگین شیب ساختمانی، میانگین طول قاعده سطوح مثلثی، میانگین مساحت سطوح مثلثی و تراکم زهکشی آبراهه های درجه 1 در زونهای تکتونیکی محاسبه گردید. نتایج این تحقیق نشان می دهد رابطه مستقیم معنی داری بین میانگین شیب لایه ها و میانگین طول قاعده مثلثها با ضریب همبستگی مناسب (92%) وجود دارد به طوریکه با افزایش میانگین شیب لایه ها، میانگین طول قاعده مثلثها نیز افزایش می یابد. همچنین با افزایش میانگین شیب لایه ها، میانگین مساحت سطوح مثلثی شکل نیز افزایش می یابد. مطالعه حاضر نشان می دهد که سطوح مثلثی شکل در زونهای با شیب ساختمانی تند (زونهای 3، 4 و 5) تشکیل شده اند. نتیجه این تحقیق نشان می دهد با کاهش عرض پهلوی تاقدیس، تراکم زهکشی آبراهه های درجه 1 افزایش می یابد به طوری که بیشترین تراکم زهکشی آبراهه های درجه 1 (3.39 کیلومتر در کیلومتر مربع) مربوط به زون 8 است که کمترین عرض را دارد. بررسی ها نشان می دهد که سر شاخه آبراهه ها در دو انتهای شمال غربی و جنوب شرقی تاقدیس مورد مطالعه دارای انحراف به سمت مرکز تاقدیس است که این امر بیانگر رشد طولی تاقدیس به سمت شمال غرب و جنوب شرق است. به طور کلی نتیجه تحقیق حاضر بیانگر آن است که پارامترهایی مانند سطوح مثلثی شکل، تراکم زهکش های درجه 1 و الگوی زهکشی شاخص های مناسبی برای تعیین تکتونیکهای فعال و تفاوتهای محلی آن در تاقدیس مورد مطالعه می باشند.

حجم بالای زه آب خروجی از سامانه های زهکشی و کیفیت نامطلوب آن ها، دو چالش بزرگ پیش روی بهره برداران این سامانه ها است. در این میان، در مناطقی که سطح زمین به نسبت مقدار آب موجود زیاد است، زهکشی خشک می تواند با هزینه های کمتر و همچنین سازگاری بیشتر با محیط زیست، به حل این مشکل کمک کند. در این تحقیق نسبت عرض نوار کاشت به کاشته نشده به عنوان یکی از عوامل مهم در کارایی زهکشی خشک موردبررسی قرار گرفت. با استفاده از دو لایسیمتر تحقیقاتی در پردیس ابوریحان دانشگاه تهران در سال 1394، عملکرد دو نسبت عرض کاشت به کاشته نشده متفاوت 1:1 و 1:2 (کاشت: کاشته نشده) بر کاهش شوری خاک ناحیه ریشه مورد ارزیابی قرار گرفت. در این آزمایش از چمن اسپرت در قسمت کاشت استفاده شد. بافت خاک لومی و شوری آب آبیاری dS/m 3 بود. نتایج این تحقیق نشان داد که در شرایط آزمایش، با افزایش سهم قسمت کاشت و استفاده بیشتر از زمین، تعادل نمک در ناحیه ریشه همچنان حفظ شده و عرض کاشت به کاشته نشده 2 به 1 قابل قبول بود. ولی با افزایش این نسبت، مقدار نمک جمع شده در ناحیه کاشته نشده افزایش یافت که در این صورت مدیریت بهتری برای جمع آوری نمک لازم خواهد بود. همچنین نتایج هرکدام از لایسیمترها به طور جداگانه نشان داد زهکشی خشک توانایی انتقال نمک از قسمت کاشت به قسمت کاشته نشده را دارد و پس از مدتی، غلظت نمک در ناحیه ریشه به تعادل خواهد رسید. شوری قسمت کاشت در ناحیه توسعه ریشه برای هر دو لایسیمتر در انتهای آزمایش، از dS/m 6 فراتر نرفت که این مقدار حدود دو برابر شوری آب آبیاری بود.

در سال های اخیر پژوهشگران روش های نوینی همچون زهکشی خشک را به دلیل عدم نیاز به آب زیاد و هزینه گزاف به منظور کنترل شوری و رطوبت خاک مناطق تحت کشت اراضی واقع شده در نواحی خشک و نیمه خشک مورد توجه قرار داده اند. بررسی چگونگی حرکت آب و املاح به منظور اطلاع از نحوه عملکرد این سیستم ها ضروری است. در این پژوهش اثر زهکشی خشک بر تغییرات رطوبت، شوری، غلظت یون نیترات و کلر در یک خاک لوم با استفاده از مدلی فیزیکی تحت کاشت گیاه جو بررسی شده است. بر اساس نتایج، زهکشی خشک علاوه بر کنترل رطوبت خاک منطقه آبیاری، بخش قابل توجهی از املاح وارد شده به این منطقه را نیز به منطقه آیش انتقال داده که به ویژه در سطح خاک آن تجمع یافته اند. مطابق نتایج در انتهای دوره آزمایش، حداکثر افزایش شوری، نیترات و کلر در سطح خاک منطقه آبیاری به ترتیب 145، 384 و 135 درصد و در سطح خاک منطقه آیش به ترتیب برابر 270، 1070 و 160 درصد مقدار اولیه در شروع آزمایش بود. بنابر این، سیستم زهکشی خشک قادر به کنترل شوری خاک منطقه آبیاری و انتقال املاح به منطقه آیش به منظور رشد مناسب گیاه جو بوده است.

کوهستانهای نیمه خشک، به لحاظ حاکم بودن شرایط اقلیمی خاص و ویژگیهای هیدرولوژیکی و توپوگرافی، از مستعدترین مناطق برای وقوع لغزشها، بویژه لغزشهای دره ای محسوب می شوند. در این مناطق، تشکیل آبراهه های عمیق و تغییر آرایش جریان آبها در طول آنها، از عوامل تحریک کننده اصلی مواد دیواره دره ها، به وقوع لغزش به شمار می آیند. در طول آبراهه های عمیق منطقه مطالعه شده، به عنوان یک منطقه کوهستانی نیمه خشک، لغزشهای متعددی به وقوع پیوسته است. با توجه به نقش این لغزشها در تغییر ویژگیهای هیررولوژیکی دره ها و همچنین تغییر در میزان بار رسوبی رودخانه ها و تهدید مساکن روستایی، نقش عوامل مختلف در وقوع آنها، از جمله تراکم زهکش، اختلاف ارتفاع و ویژگیهای سازندهای سطحی، با استفاده از نقشه های زمین شناسی، توپوگرافی، عکسهای هوایی و نمونه برداریها و بازدیدهای میدانی، بررسی و تحلیل شده اند. نتایج این تحلیلها نشان می دهد که میزان گسیختگیها و لغزشهای دره ای، تابع میزان تراکم زهکشی، بویژه تراکم آبراهه های عمیق، تابع تغییرات نسبتهای Ds/Dd و همچنین تابع تغییرات R می باشد شایان ذکر است که تا ارتفاع معینی از ناهمواری منطقه که متشکل از سازنده های سست و منفصل می باشد، هر چه بر میزان اختلاف ارتفاع افزوده می شود، احتمال وقوع لغزشهای دره ای نیز افزایش پیدا می کند.