مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال چهل و نهم شماره 4 (پیاپی 36، مهر و آبان 1397)

اثر تغییر مقدار و الگوی بارش بر رواناب سطحی و وقایع حدی هیدرولوژیکی، در مقیاس محلی و منطقه ای بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک کشور، همچنان مورد بحث می باشد. در این تحقیق اثر تغییرات حرارت و بارش بر دبی سالانه و ماهانه حوضه آبریز طالقان در محل ورود به سد مخزنی طالقان بررسی شده است. برای این منظور ابتدا با استفاده از آزمون های آماری وجود روند و وقوع جهش در متغیرهای هواشناسی-هیدرولوژیکی برای مطالعات تغییر اقلیم بررسی گردید. نتایج آزمون روند نشان دهنده روند افزایشی درجه حرارت (در سطح احتمال 99%) و رواناب (در سطح احتمال 95%) در طول فصل زمستان خصوصا در ماه های بهمن و اسفند بود، در حالی که در بارش هیچ گونه روندی مشاهده نگردید. همچنین نتایج آزمون جهش حاکی از آن بود که دما در سال 1363 در سطح احتمال 99% دچار جهش مثبت شده است. کوهستانی بودن حوضه، نظریه افزایش دمای هوا در زمستان و ذوب شدن برف زمستانه و ایجاد رواناب زودهنگام و به عبارت دیگر به عقب کشیده شدن زمان ذوب برف از فصل بهار به فصل زمستان را مطرح نمود. در ادامه و با استفاده از تکنیک سنجش از دور و با انتخاب ماهواره ترا، سطح پوشش برف حوضه طالقان در طول سال های 1379-1393 در طول فصل زمستان بررسی گردید. نتایج حاصله حاکی از روند کاهشی سطح پوشش برف در سطح احتمال 99% در بهمن ماه بود. بدین ترتیب وجود و اثر تغییرات اقلیمی بر منابع آب حوضه طالقان، با در نظر گرفتن جمیع عوامل نظیر وجود روند مثبت معنی دار در درجه حرارت، کاهش سطح پوشش برف، کاهش جریان های بهاری و افزایش جریان زمستانه ورودی به سد، علیرغم ثابت ماندن حجم بارش و عمق رواناب سالانه مورد تایید قرار گرفت. در نتیجه گیری نهایی می توان گفت که تغییرات اقلیمی در این حوضه خود را به صورت تغییر الگوی بارش یعنی تغییر نوع بارش از برف به باران و همچنین جابجایی فصلی نشان داده است. این مطالعات با توجه به عدم وجود روند در میزان دبی سالیانه وارده به مخزن سد نشان داد که اثر عوامل انسانی در تغییر الگو و میزان رواناب حوضه از تاثیر زیادی برخوردار نبوده است.

تحویل حجمی آب اولین گام برای کنترل و کاهش تلفات در مصارف کشاورزی است. در این تحقیق عملکرد سازه تحویل حجمی دبی دریچه سالونی-پارشال فلوم برای شرایط مختلف هندسی شامل مقدار بازشدگی دریچه سالونی، ابعاد، موقعیت قرارگیری پارشال فلوم نسبت به دریچه سالونی و شرایط هیدرولیکی شامل تغییرات دبی و شرایط جریان پایاب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که به طورکلی بازشدگی های 34، 45 و 68 درصد دریچه تاثیر معنی داری بر عمق های بالادست دریچه (h1)، چاهک اول پارشال فلوم (ha) و مقدار افت نسبی انرژی (ΔE/E1) ندارد؛ اما بازشدگی 11 و 23 درصد، موجب افزایش h1 و ΔE/E1 به ترتیب تا 9/28 و 7/29 درصد و کاهش ha تا 5/10 درصد در جریان آزاد نسبت به بازشدگی 100 درصد می گردد. بررسی های نتایج حاصل از موقعیت های قرارگیری پارشال فلوم نشان داد که در موقعیت های قرارگیری نصف عرض و هم عرض فلوم نسبت به دریچه، پارامتر h1 به ترتیب تا 8/2 و 8/3 درصد در پارشال فلوم 6 اینچ و 7/4 و 3/4 درصد در پارشال فلوم 9 اینچ نسبت به موقعیت صفر افزایش یافته؛ اما در بازشدگی های 23، 34، 45 و 68 درصد دریچه و کلیه ی بازشدگی های مورد بررسی در پارشال فلوم 1 فوت، تفاوت معنی داری در پارامتر h1 وجود نداشت. بررسی نتایج نشان داد که بین پارامتر ha در موقعیت های کارگذاری مورد بررسی پارشال فلوم های مورد مطالعه، تفاوت معنی داری وجود ندارد. مقایسه نتایج نشان داد مقدار ΔE/E1 در موقعیت کارگذاری نصف عرض فلوم در مقایسه با موقعیت های صفر و هم عرض فلوم در پارشال فلوم 6 اینچ کمترین مقدار را دارا بود؛ اما در پارشال فلوم های 9 اینچ و 1 فوت تفاوت معنی داری مشاهده نگردید. تجزیه و تحلیل نتایج حاکی از آن بود که ایجاد جریان پایاب با استغراق 60 و 70 درصد تاثیر معنی داری بر نمودار های دبی اشل نداشته اما درجه استغراق 80 درصد موجب افزایش پارامتر های h1 و ha به ترتیب تا 2/2 و 4/5 درصد می گردد. همچنین جریان پایاب مستغرق موجب افزایش پارامتر ΔE/E1 تا 3/47، 4/44 و 1/39 درصد به ترتیب در درجه استغراق های 60، 70 و 80 درصد می گردد.

یکی از روش های غیرمستقیم اندازه گیری میزان رطوبت خاک، استفاده از دستگاه تتاپروب است. از آنجایی که اساس کار این دستگاه بر پایه ی ثابت دی الکتریک خاک استوار است، عوامل تاثیرگذار بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، تاثیر زیادی بر دقت قرائت این دستگاه دارند. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر کدورت آب آبیاری بر دقت اندازه گیری میزان رطوبت خاک به وسیله دستگاه تتاپروب می باشد. برای این منظور، سه بافت متفاوت خاک (لوم سیلتی، لومی و لوم شنی) تحت سطوح مختلف کدورت آب آبیاری قرار گرفتند. سطوح کدورت آب آبیاری شامل 10، 1000، 2000 و 3000 NTU بودند. نتایج نشان داد عامل بافت خاک و کدورت آب آبیاری در سطح معنی داری (P<0.01) بر دقت اندازه گیری رطوبت توسط دستگاه تتاپروب مدل ML2 تاثیر دارد. افزایش میزان کدورت آب آبیاری در هر سه نوع بافت خاک باعث کاهش دقت قرائت دستگاه تتاپروب شد و بیشترین مقدار خطا در بافت لوم مشاهده شد که دارای بیشترین درصد رس بود به طوری که مقدار RMSE در روش های غیرخطی ارائه شده توسط سازندگان دستگاه، Topp et al. (1980) و Roth et al. (1990) به ترتیب از 069/0 به 089/0، از 071/0 به 090/0 و از 067/0 به 083/0 افزایش یافت. همچنین نتایج نشان داد که در بین توابع کالیبراسیونی مورد بررسی، توابع کالیبراسیونی ویژه ی دستگاه (خطی ویژه و غیرخطی ویژه)، نسبت به توابع کالیبراسیونی دیگر، دارای دقت بیشتری است که نشان از ضرورت کالیبراسیون ویژه دستگاه برای تمامی خاک های مورد آزمایش دارد.

نقش عدم قطعیت هدایت هیدرولیکی به عنوان عاملی موثر در تحلیل احتمالاتی تحکیم خاک حائز اهمیت می باشد. در تحقیق حاضر، برنامه ای رایانه ای در محیط MATLAB توسعه داده شد و پس از حل عددی معادله دیفرانسیل تحکیم به روش تفاضل محدود، از آن به عنوان راه حل پایه، در شبیه سازی مونت کارلو استفاده گردید. همچنین تاثیر تعداد نمونه تصادفی در مدل احتمالاتی تحکیم به روش مونت کارلو با کاربرد 100 و 1000 نمونه از توزیع لوگ-نرمال هدایت هیدرولیکی مربوط به زمینی در سراوان گیلان بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش زمان، منحنی توزیع احتمالاتی فشار آب منفذی هموارتر و عدم قطعیت بیش تر می گردد. افزایش تعداد نمونه هدایت هیدرولیکی از 100 نقطه به 1000 نقطه، تاثیر کمی بر توزیع احتمالاتی فشار آب منفذی نشان داد. همچنین بیش ترین ضریب نیکویی برازش توزیع نرمال بر فشار آب منفذی در نزدیک به سطح خاک و 23 درصد بیش از مرکز لایه خاک به دست آمد.

نقش الگوریتم های روندیابی جریان، برای استخراج پارامترهای ژئومورفولوژیکی حوضه های آبخیز و مدل سازی توزیعی فرآیند بارش- رواناب، غیرقابل انکار می باشد. در پژوهش حاضر به ارزیابی اثر چند الگوریتم پرکاربرد (D8، MFD، Lea) بر شاخص توپوگرافی و نیز عملکرد مدل نیمه توزیعی TOPMODEL در ابعاد سلولی مختلف پرداخته شده است. نتایج حاصل از ارزیابی مدل در دو حوضه آبخیز کسیلیان و کارده، با دو مساحت و دو اقلیم متفاوت، حاکی از آن است که اگرچه در تمامی الگوریتم ها با افزایش ابعاد سلول DEM متوسط شاخص توپوگرافی افزایش می یابد اما در یک ابعاد سلولی ثابت، مقدار متوسط شاخص توپوگرافی بدست آمده از دو روش MFD و D8 به ترتیب دارای بیشترین و کمترین مقدار می باشد. نکته مهم دیگر حاصل از این مطالعه آن است که واسنجی خودکار پارامترهای مدل و کاهش اختلاف بین شاخص کارائی نش-ساتکلیف مدل در الگوریتم های مختلف می تواند بسیار گمراه کننده باشد؛ زیرا مقادیر متفاوت پارامترهای بدست آمده در هر الگوریتم، بر مهم ترین پارامترهای هیدرولوژیکی از جمله میزان جریان سطحی و زیرسطحی شبیه سازی شده، تاثیرگذار است. به طوری که در حوضه کارده اگرچه اختلاف بین شاخص کارائی مدل در الگوریتم های مختلف به کمتر از 5 درصد محدود می گردد، اما مدل واسنجی شده در الگوریتم D8 نسبت به دو الگوریتم دیگر جریان زیرسطحی را در حدود 12 درصد بیش برآورد می نماید. همچنین طبق نتایج بدست آمده الگوریتم MFD به علت مقادیر کم پارامتر m (در حدود 015/0) از کارائی مناسبی در حوضه کسیلیان برخوردار نمی باشد و به نوعی با مبانی TOPMODEL در تعارض می باشد. لذا توصیه می گردد در حوضه های فاقد آمار در انتخاب پارامتر m و نیز در شیب های کم در تعیین الگوریتم روندیابی جریان، دقت کافی به عمل آید.

افزایش غلظت دی اکسید کربن و بهبود شرایط تغذیه ای ناشی از مصرف کود نیتروژنی معمولا سبب افزایش فتوسنتز و رشد گیاهان می گردد. پژوهش حاضر باهدف بررسی اثر CO2 و نیتروژن بر ویژگی های رویشی و فیزیولوژیکی گندم رقم چمران به صورت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی شامل فاکتور بافت خاک (لوم رسی شنی و لوم شنی) و فاکتور نیتروژن (صفر، 100 و 200 میلی گرم در کیلوگرم)، در چهار تکرار و در دو سطح CO2 (400 و 850 پی‏پی‏ام) انجام شد. نتایج نشان داد همه ویژگی های رویشی گیاه (به جز وزن خشک ریشه) در خاک لوم رسی شنی بیش تر از لوم شنی بود. افزایش مقدار نیتروژن خاک سبب افزایش ویژگی های رشدی و فیزیولوژیکی گندم شد. با افزایش غلظت CO2 شاخص های رویشی شامل ارتفاع، وزن تر و خشک بخش هوایی، وزن خشک ریشه و سطح برگ و همچنین محتوای نسبی آب برگ به طور معنی داری افزایش یافت. در شرایط مصرف نیتروژن در هر دو سطح با افزایش غلظت CO2 شاخص های رویشی گیاه به طور معنی دار افزایش یافت. به عبارت دیگر، افزایش مقدار نیتروژن خاک منجر به تشدید اثر افزایش غلظت CO2 گردید. بنابراین درصورتی که محدودیتی از نظر تامین عناصر غذایی ضروری گیاه به خصوص نیتروژن وجود نداشته باشد، در شرایط افزایش غلظت CO2 رشد و عملکرد گیاه گندم افزایش خواهد یافت.

مطالعات بررسی پیامدهای تغییر اقلیم بر منابع آب نیازمند تبدیل رفتار متغیرهای اقلیمی شبیه سازی شده توسط خروجی مدل های گردش عمومی، از یک مقیاس بزرگ به یک مقیاس محلی و مناسب است. فرآیند ریزمقیاس نمایی به طور قابل توجهی نتایج مربوط به شبیه سازی مدل های گردش عمومی را بهبود می بخشد. با وجود اینکه مطالعات کمی در خصوص عملکرد روش های ریزمقیاس نمایی در مناطق خشک وجود دارد، این پژوهش در نظر دارد تا کارایی روش های آماری را به منظور ریزمقیاس نمایی بارش روزانه بررسی نماید. در این مطالعه به منظور بررسی عملکرد روش ANN و SVM در ریزمقیاس نمایی بارش روزانه مشاهداتی (1990-1960)، مقادیر 26 متغیر پیش بینی کننده از خروجی مدل گردش عمومی CanESM2 در گزارش پنجم، برای مدت مشابه استفاده شد. نخست فرآیند انتخاب بهترین متغیرهای پیش بینی کننده توسط آزمون رگرسیون گام به گام پیش رو انجام شد. به منظور بررسی توانمندی روش های ریزمقیاس نمایی از شاخص های ارزیابی R2، RMSE و NSEبهره گرفته شد. همچنین به منظور تحلیل بهتر از آزمون های مقایسه ای متعددی نظیر بررسی عدم قطعیت، آماره های توصیفی، دوره های تر و خشک و بارندگی ماهانه استفاده شد. نتایج شاخص های ارزیابی نشان داد که در حالت کلی عملکرد دو روش در تخمین بارش نسبتا مناسب می باشد. مقدار شاخص های ارزیابی R2، RMSE و NSE در بهترین حالت به ترتیب معادل 48/0، 5/1 میلی متر در روز و 47/0 و متعلق به روش SVM با تابع کرنل Polynomial می باشد. مقایسه تغییرات بارندگی روزانه نشان داد عدم قطعیت تخمین زده شده در روش SVM به عدم قطعیت مقادیر مشاهداتی نزدیک تر می باشد. عملکرد روش ها در تخمین آماره های توصیفی نشان داد که روش SVM با تابع کرنل Polynomial از برتری قابل توجهی نسبت به سایر روش ها برخوردار می باشد. مقایسه میانگین بارش های ماه به ماه در دوره آزمون نشان داد که در ماه های با بارش بالا، عملکرد SVM بهتر از ANN می باشد. همچنین هر دو روش بارش در فصل تابستان را بیش از مقدار مشاهداتی برآورد نموده اند. نتایج تشخیص روزهای خشک نشان داد که عملکرد روش ها به یکدیگر نزدیک می باشد. در این مقوله ANN حدود 96% روزهای خشک را به درستی تشخیص داد. اما در تشخیص روزهای تر عملکرد SVM در مقایسه با ANN بسیار بالاتر بود. بررسی توانمندی روش ها در تخمین طول دوره های خشک نشان داد که عملکرد دو روش در تخمین دوره های بحرانی خشک بهتر از دوره های خشک با طول کم می باشد. همچنین نتایج مربوط به تخمین طول دوره های تر نشان داد که دقت روش ها مناسب نمی باشد.

فرسایش بادی از عوامل اصلی تخریب خاک و محیط‏ زیست، انتقال ذرات معلق و رسوب‏دهنده آن در شبکه های آبیاری و زهکشی است. بادهای موسمی منطقه، منجر به فرسایش بادی اراضی کشاورزی استان‏های آذربایجان‏شرقی و غربی شده و آثار مخربی بر منابع زیست محیطی و تاسیسات اقتصادی خواهد داشت. هزینه زیاد مالچ‏های نفتی و آثار مخرب آنها در محیط زیست، منجر به استفاده از مواد سازگار با محیط زیست و ارزان‏تر شده است. در این تحقیق، اثر پلیمر مایع رزین SBR و میکروارگانیسم باسیلوس پاسته اوری بر کنترل فرسایش بادی و طوفان گرد و غبار در منطقه جبل کندی ارزیابی شده است. برای شبیه‏سازی فرسایش خاک از دستگاه تونل باد با دامنه سرعت صفر تا 15 متر بر ثانیه در ارتفاع 15 سانتی‏متری از کف تونل استفاده شده است. طبق نتایج بدست آمده، در نمونه ها، با افزایش سرعت باد مقدار فرسایش خاک به صورت نمایی افزایش می‏یابد، به گونه‏ای که در نمونه شاهد تا سرعت حدود هفت متر بر ثانیه افزایش مقدار فرسایش خاک ناچیز است، ولی از سرعت حدود هفت متر بر ثانیه تا حدود 15 متر بر ثانیه، مقدار فرسایش‏ خاک از 51/5 به 240 کیلوگرم بر مترمربع بر ساعت افزایش یافته است. همچنین روند افزایش مقدار فرسایش خاک در نمونه تثبیت شده با میکروارگانیسم بسیار کند و در سرعت 15 متر بر ثانیه برابر 1/1 کیلوگرم بر مترمربع بر ساعت و در نمونه تثبیت شده با پلیمر تقریبا صفر است. برای بررسی مقاومت سطحی نمونه های خاک تثبیت شده از آزمایش مقاومت فروروی استفاده شد که طبق نتایج، مقدار متوسط مقاومت فروروی در نمونه های‏ تثبیت شده با میکروارگانیسم و پلیمر به ترتیب برابر با 58 و 76 کیلوپاسکال است در حالی که مقاومت فروروی نمونه‏ شاهد 15 کیلوپاسکال می‏باشد.

یکی از مهم ترین روش های معرفی هندسه رودخانه استفاده از مدل های رقومی ارتفاعی (DEMs) با ساختار رستری می باشد. از جمله مهم ترین مواردی که بر کیفیت و کمیت یک DEM تاثیرگذار هستند می توان به توان تفکیک DEM و همچنین مقیاس نقشه توپوگرافی مورد استفاده برای ساخت آن اشاره نمود. در پژوهش حاضر و با استفاده از نقشه های توپوگرافی با مقیاس های مختلف، میزان حساسیت مدل هندسی سطح زمین و متعاقب آن پارامترهای هیدرولیکی شبیه سازی شده توسط مدل یک بعدی HEC-RAS در دو رودخانه با ویژگی های متفاوت، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین بررسی اثر توان تفکیک DEM بر کیفیت مقاطع عرضی و همچنین پارامترهای هیدرولیکی سیلاب از دیگر اهداف این تحقیق می باشد. نتایج بدست آمده در دو رودخانه سجاس رود و سرباز حاکی از آن است که استفاده از نقشه های کوچک مقیاس به جای نقشه های بزرگ مقیاس علاوه بر کاهش قابل توجه در هزینه های نقشه برداری تاثیر چندان زیادی بر پارامترهای هیدرولیکی شبیه سازی شده ایجاد نمی نمایند. به عنوان مثال استفاده از نقشه های 2000/1 و 5000/1 به جای نقشه های 1000/1 و 2000/1 در دو رودخانه سجاس رود و سرباز موجب ایجاد کمتر از 8 درصد خطا در پهنه سیلاب می شود و این در حالی است که هزینه برداشت نقشه در هر دو رودخانه به طور متوسط بیش از 77% کاهش یافته است. ارزیابی اثر توان تفکیک DEM بر پارامترهای هیدرولیکی سیلاب در رودخانه های مورد مطالعه نیز حاکی از آن است که کاهش توان تفکیک DEM موجب افزایش تراز سطح آب و نیز پهنه سیلاب گردیده است. البته لازم به ذکر است که میزان تاثیر توان تفکیک DEM بر رقوم سطح آب بسیار کمتر از تاثیر آن بر پهنه سیلاب می باشد. به عبارت بهتر چنانچه هدف مدل سازی هیدرولیکی تنها برآورد تراز سطح آب باشد، توان تفکیک از اهمیت بالائی برخوردار نیست و لذا می توان از مدل های رقومی با ابعاد سلولی بزرگ تر نیز استفاده نمود.

این تحقیق با هدف مطالعه ای میدانی برای اندازه گیری مستقیم و مزرعه ای آب مصرفی گندم تحت مدیریت کشاورزان در یک فصل زراعی (96-1395) در 21 مزرعه از مزارع شهرستان بهبهان انجام شد. مقادیر اندازه گیری شده با نیاز آبی خالص به روش پنمن- مانتیث (سند ملی به روز شده) و همچنین با مقادیر سند ملی آب مقایسه گردید. نتایج نشان داد که راندمان کاربرد مزرعه از 7/22 تا 7/99 درصد در نوسان بود. میانگین بهره وری مصرف آب گندم در مزارع با سامانه آبیاری بارانی و سطحی در شهرستان بهبهان معادل 92/0 کیلوگرم بر مترمکعب بود. بالاترین مصرف آب در مزارع زیرپوشش چشمه ها به میزان 4626 مترمکعب بر هکتار به ثبت رسید. نتایج مقایسه میانگین نیاز آبی در آزمون تی (t-Test) نشان داد که میانگین سند ملی و به روز شده به ترتیب با 4/483 و 0/455 میلی متر در کل دوره رشد، اختلاف معنی داری با هم داشتند. ضرایب همبستگی پیرسون نشان داد که روند تغییرات حجم آب مصرفی، تغییراتی معنی داری در سطح 1 درصد و غیر هم راستا با روند تغییرات شاخص راندمان کاربرد و بهره وری مصرف آب داشت. هرچه دبی مزرعه و حجم آب مصرفی افزایش یابد بهره وری مصرف آب کاهش پیدا می کند

مدل شبیه سازی رشد محصول WOFOST به طور گسترده ای در تخمین عملکرد محصولات زراعی در مقیاس مزرعه ای و منطقه ای و شرایط مختلف اقلیمی بکار می رود. در فرآیند مدل سازی، همواره به سبب وجود تعداد زیاد پارامترها و از طرفی کمبود داده های اندازه گیری شده نمی توان تمامی پارامترهای مدل را تخمین زد. بنابراین معمولا در فرآیند مدل سازی پارامترهای حساس مدل شناسایی و سپس تخمین زده (واسنجی) می شوند. روش های جامع تحلیل حساسیت ابزاری مناسب جهت رتبه بندی پارامترهای مدل ها از لحاظ تاثیر آنها در خروجی ها و در نظر گرفتن تمام فضای پارامتری مدل ها می باشند. در این روش ها علاوه بر در نظر گرفتن تاثیر پارامترهای مدل به تنهایی، تاثیر ترکیب پارامترهای مختلف نیز در تحلیل حساسیت لحاظ می شود. در این مطالعه از روش تحلیل حساسیت منطقه ای یکی از روش های پرکاربرد تحلیل حساسیت جامع، جهت تحلیل حساسیت پارامترهای مدل WOFOST برای دو گیاه ذرت علوفه ای و گندم زمستانه استفاده شده است. شاخص حساسیت پارامترها بر اساس آزمون کولموگروف-اسمیرنوف و در سطح احتمال معنی داری %95 بر اساس روش منطقه ای تحلیل حساسیت محاسبه شده و سپس نتایج تحلیل حساسیت در مزارع مورد مطالعه بررسی گردید. تغییرات شاخص حساسیت در دو مزرعه مورد مطالعه از حداقل 006/0 (غیر حساس) تا حداکثر 37/0 (حساسیت زیاد) بدست آمده است. برای گیاه ذرت نتایج نشان داد که تاثیرگذارترین پارامترها در شبیه سازی عملکرد مربوط به تاثیر دما (پارامترهای TSUMEA و TSUMAM) و فرآیند جذب نور (SLA، AMAX و EFF) در گیاه می باشند؛ اما برای گیاه گندم بیشتر پارامترهای مرتبط با جذب نور (SLA، RGRLAI، AMAX، EFF و KDIF)، بیشترین اهمیت را در شبیه سازی عملکرد آن دارند.

تغییر اقلیم می تواند تاثیر قابل توجهی بر منابع آبهای سطحی و زیرزمینی داشته باشد. از این رو لازم است این تاثیر با استفاده از مدل های مناسب مورد شبیه سازی قرار گیرد. در این مطالعه، خروجی مدل گردش عمومی جو HADCM3 تحت چهار سناریوی انتشار، با استفاده از مدل های آماری LARS-WG و SDSM، در حوضه ی حبله رود برای دوره ی 30 ساله ی 2047-2018 میلادی ریزمقیاس شد. مدل SWAT در این حوضه واسنجی شد و برای شبیه سازی آبدهی حوضه، تغذیه ی آب زیرزمینی و رطوبت خاک در دوره ی ذکرشده مورد استفاده قرار گرفت. در مدل SWAT، از سه روش متفاوت شامل هارگریوز، پنمن- مانتیث و پریستلی- تیلور برای برآورد تبخیر- تعرق مرجع استفاده شد. ترکیب های متفاوتی از عوامل موثر بر عدم قطعیت نتایج شامل مدل ریزمقیاس ساز، سناریوی انتشار و روش برآورد تبخیر- تعرق مرجع مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که روش مورد استفاده در ریزمقیاس کردن خروجی مدل گردش عمومی جو، بیشترین تاثیر را بر عدم قطعیت خروجی مدل SWAT دارد. همچنین مشاهده شد که ترکیب های مختلف در شبیه سازی تغذیه ی آب زیرزمینی، داده های پرت بیشتری نسبت به شبیه سازی آبدهی و رطوبت خاک تولید می کنند. میانه ی آبدهی سالانه ی شبیه سازی شده در تمامی ترکیب های مورد بررسی، برابر با 32/13 مترمکعب بر ثانیه به دست آمد. نتایج نشان داد ترکیب هایی از عوامل مدل ریزمقیاس ساز، سناریوی انتشار و روش برآورد تبخیر- تعرق مرجع که میانه ی آبدهی سالانه ی حوضه را کمتر از این مقدار پیش بینی می کنند، نسبت به سایر ترکیب ها عدم قطعیت بیشتری دارند. این موضوع در مورد متغیرهای تغذیه ی آب زیرزمینی (با میانه ی 07/2 میلی متر در سال) و رطوبت خاک (با میانه ی 4/112 میلی متر) نیز مشاهده شد.

قطره چکان وسیله ای برای کاهش فشار و خروج آب با مقدار ثابت از درون مجاری باریک و طولانی مسیر (که آب تحت فشار درون آن ها جاری است) می باشد. از این رو مهمترین بخش سیستم آبیاری قطره ای محسوب می شود. از طرفی دیگر، تولید قطره چکان مناسب زمان بر و پرهزینه می باشد. استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) می تواند ابزار مفیدی برای کاهش هزینه و زمان ساخت قطره چکان ها محسوب گردد. با این هدف، در مطالعه حاضر سه نوع قطره چکان با هندسه مجاری متفاوت انتخاب و ابعاد مجاری آن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی(SEM) اندازه گیری گردید. میزان دبی خروجی قطره چکان ها با استفاده از مدل جریان آرام و 4 مدل آشفتگی (k- ε استاندارد، k-ω استاندارد، K-ε RNG و Realizable K-ε) شبیه سازی شد و با نتایج حاصل از آزمایشگاه مقایسه گردید. نتایج نشان داد که به طور کلی تطابق خوبی بین نتایج آزمایشگاهی و نتایج حاصل از مدل های مختلف آشفتگی و آرام وجود دارد، اما در بین مدل های مورد بررسی، k-ω استاندارد و k-ε استاندارد به ترتیب بهترین و بدترین نتایج را در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی ارائه نمودند به طوری که میانگین NRMSE سه قطره چکان، برای دو مدل k- ε استاندارد و k-ω استاندارد، به ترتیب 57/7 و 56/3 درصد تعیین گردید. همچنین با توجه به پایین بودن اعداد رینولدز، مدل آرام نیز نتایج خوبی ارائه داد.

بهینه سازی الگوی کشت یکی از مهمترین راهکارهای افزایش بهره وری آب و حفاظت از منابع آب محدود کشور می باشد. هدف از این مطالعه بهینه سازی الگوی کشت دشت دهلران در استان ایلام مبتنی بر تغییرات مکانی ویژگی های شیمیایی و فیزیکی خاک، مقدار آب در دسترس، کیفیت آب و سطح آب های زیرزمینی می باشد. در این راستا دشت دهلران به چهار ناحیه اراضی تحت پوشش شبکه های میمه، دویرج، سامانه گرمسیری و اراضی تحت پوشش چاه ها تقسیم بندی شد. سپس با استفاده از اطلاعات میدانی، نرم افزار AquaCrop-GIS واسنجی و صحت سنجی شد. در نهایت توابع تولید محصولات مختلف استخراج و با استفاده از روش برنامه ریزی خطی و تابع هدف حداکثر درآمد خالص، الگوی کشت بهینه سازی شد. نتایج نشان داد AquaCrop-GIS ابزار قدرتمندی برای تحلیل تغییرات مکانی پارامترهای موثر بر عملکرد محصول بوده و الگوی کشت در یک دشت تحت تاثیر تغییرات مکانی این پارامترها می باشد. همچنین با بهینه سازی الگوی کشت متناسب با کمیت و کیفیت آب و ویژگی های شیمیایی و فیزیکی خاک در مناطق مختلف دشت دهلران می توان با مصرف مقدار آب یکسان درآمد و بهره وری آب را بین 30 تا 120 درصد افزایش داد.

ظرفیت بهینه مخزن یک سد متاثر از دو فرض مهم است که در مرحله طراحی مدنظر قرار می گیرند. مورد اول سیاست بهره برداری منتخب است که به معنی نحوه رهاسازی جریان در زمان بهره برداری است. سیاست های متعارف بهره برداری از مخزن در مطالعات عمدتا شامل سیاست بهره برداری استاندارد،S-type ،SQ-type و روش های برگرفته از این روش ها مانند GSQ-type و یا GSQD-type هستند. مورد دوم سطوح مفروض اعتمادپذیری و حد آستانه کمبود مجاز در تامین نیازها هستند. در این مطالعه، تاثیر توام سیاست بهره برداری منتخب، حدود اعتمادپذیری و آستانه کمبود بر روی ظرفیت بهینه مخزن سد ماربره در استان لرستان مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور تعیین ظرفیت بهینه مخزن در چهار حالت، Free Policy، SOP، S-type و SQ-type با لحاظ توام سطوح مختلف اعتمادپذیری و آستانه کمبود انجام گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ظرفیت بهینه مخزن سد به شدت متاثر از حدود اعتمادپذیری، آستانه کمبود و سیاست بهره برداری منتخب است. به نحوی که در مطالعه حاضر تغییر در اعتمادپذیری از 50 تا 100 درصد کمینه ظرفیت مخزن را برای حالت های مختلف سیاست بهره برداری و آستانه کمبود موردقبول مختلف، از 2/5 میلیون مترمکعب تا 3/248 میلیون مترمکعب تغییر می دهد. تاثیر عدم قطعیت پارامتر احتمالاتی جریان ورودی به مخزن سد نیز در مطالعه حاضر به روش ضمنی (استفاده از سری های آماری) لحاظ شده است.

آبشکن سازه ای هیدرولیکی است که در کانال های روباز و رودخانه ها برای حفاظت دیواره ها در برابر فرسایش و یا انحراف و هدایت آب در جهت های مورد نظر ساخته می شود. یکی از مهم ترین مشکلات آبشکن، آبشستگی اطراف آن است که موجب شکست و واژگونی آبشکن می گردد. تعیین عمق آبشستگی به علت اینکه معرف میزان پتانسیل تخریب جریان در اطراف سازه بوده و همچنین پارامتری مهم در طراحی ابعاد فونداسیون سازه های مسیر جریان می باشد حائز اهمیت است. با توجه به این که الگوی جریان و توپوگرافی بستر به شکل قابل ملاحظه ای تحت تاثیر حضور آبشکن قرار می گیرد، بررسی این موارد از اهمیت بسزایی برخوردار است. برای اندازه گیری توپوگرافی بستر و سرعت های سه بعدی از دستگاه vectrino+ استفاده شد. سرعت های سه بعدی روی بستر متحرک اندازه گیری شد. به همین منظور در این تحقیق تاثیر تغییرات طول آبشکن باز توری سنگی با تخلخل 30 و 50 درصد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که افزایش طول آبشکن باعث افزایش حداکثر عمق آبشستگی و هم چنین ابعاد حفره آبشستگی می شود. با توجه به نتایج آزمایش های الگوی جریان در این زمینه، افزایش میزان تنگ شدگی مقطع و به تبع آن، افزایش سرعت جریان در دماغه ی آبشکن به همراه توسعه جریان های عرضی و قائم منجر به افزایش حداکثر عمق و ابعاد حفره آبشستگی می شود. با افزایش طول آبشکن، محدوده ی تاثیر این سازه در بالادست آن بیشتر شده به طوری که تغییرات سرعت از میانه ی کانال عبور کرده و به دیواره ی مقابل نزدیک می شود. بیشترین مقادیر سرعت در تمام لایه ها، بعد از آبشکن در محدوده ی نزدیک به دماغه بوده که به سمت میانه ی کانال گسترده شده است.

فلاونوئیدها نقش مهمی را به عنوان سیگنال های مولکولی در تشکیل گره ها توسط ریزوبیوم های همزیست بازی می کنند. لوتئولین یکی از مهمترین فلاونوئیدها است که توسط بذرهای در حال جوانه زنی یونجه ترشح می شود. همچنین به نظر می رسد سطح شوری بالا بدون حضور فلاونوئید موجب افزایش بیان ژن های گره زایی می شود. بنابراین، در این آزمایش تاثیر لوتئولین، ترشحات بذر و شوری بر بیان ژن گره زایی دو سویه حساس و مقاوم به شوری S. meliloti با استفاده از پلاسمید حامل پروموتور nodA و ژن lacZ از باکتری Escherichiacoli و از طریق فعالیت آنزیم β-galactosidase مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پیش تیمار باکتری ها با لوتئولین و ترشحات بذر بیان ژن nodA را افزایش داد که تاثیر ترشحات بذر بر بیان ژن بیشتر از لوتئولین بود. همچنین نتایج نشان داد که سطح شوری بالاmM 300 و 400 بدون حضور فلاونوئید منجر به بیان ژن گره زایی شد و در شرایطی که شوری بالا و القاکننده ها به طور همزمان وجود داشت، بیان ژن nodA بیشتر بود. به نظر می رسد ریزوبیوم ها از یک مکانیسم جایگزین برای بهبود گره زایی در شرایط تنش استفاده می کنند.

تغییر کاربری اراضی شمال ایران کیفیت خاک را در معرض تغییر قرار داده است. با هدف مطالعه اثر کاربری های مختلف جنگل طبیعی، جنگل مخروبه، جنگل کاری توسکا، جنگل کاری سکویا، آیش و اگروفارستری بارده بر مشخصه های زیستی خاک، منطقه جلگه ای شمال ایران مورد توجه قرار گرفت. بدین منظور از شش کاربری ذکر شده تعداد 30 نمونه خاک از عمق 10-0 سانتی متری گرفته شد. تعداد و زی توده گروه های اکولوژیک کرم خاکی، فراوانی نماتدهای خاکزی و میزان تصاعد دی اکسیدکربن در طول چهار فصل از خاک سطحی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برخی خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک در محیط آزمایشگاه مورد سنجش قرار گرفت. مقادیر بیشینه تعداد کرم های خاکی (سه تعداد در مترمربع)، زی توده کرم های خاکی (76/38 میلی گرم بر مترمربع)، فراوانی نماتدها (457 تعداد در 100 گرم خاک) و تصاعد دی اکسیدکربن (47/0 میلی گرم بر گرم خاک-روز) به کاربری توسکا تعلق داشت. در تمام کاربری های مورد بررسی، هر سه گروه از کرم های خاکی و نماتدها بیشترین فعالیت را به طور مشترک در فصل بهار و پاییز داشتند در حالی که بیشترین مقدار تصاعد دی اکسیدکربن در فصل تابستان ثبت شد. تحلیل PCA حاکی از بیشترین تاثیر مثبت مشخصه های اسیدیته، نیتروژن و عناصر غذایی بر فعالیت موجودات خاکزی می باشد. به عنوان نتیجه می توان اذعان داشت که جنگل کاری با گونه توسکا راه کار مناسبی جهت بهبود شاخص های زیستی و حفظ کیفیت خاک در مناطق تخریب شده شمال کشور با شرایط مشابه می باشد.

یکی از مهم ترین پارامترهای مدیریت کیفی منابع آب سطحی میزان اکسیژن محلول آن می باشد. ضریب نرخ بازهوادهی توصیف کننده جذب فیزیکی اکسیژن از اتمسفر به داخل آب است. مقادیر اکسیژن محلول در مدل سازی کیفی حساسیت زیادی حتی به تغییرات کم ضریب نرخ بازهوادهی داشته و برآورد صحیح آن بسیار مهم است. هدف اصلی مقاله حاضر انتخاب بهترین روابط برآورد ضریب نرخ بازهوادهی از بین 29 رابطه پرکاربرد پیشنهادی بر اساس مدل سازی اکسیژن محلول برای رودخانه کارون در فصول مختلف می باشد. بدین منظور 91 کیلومتر از رودخانه کارون و از ایستگاه ملاثانی تا کوت امیر انتخاب شد. از داده های ماهانه کمی و کیفی این رودخانه در سال های آبی 90-1389 و 91-1390 و مدل Qual2Kw5.1 استفاده شد. نتایج نشان می دهد که رابطه TH در فصل پائیز، رابطه LA در فصول زمستان و بهار و رابطه JH در فصل تابستان با RMSEهایی به ترتیب برابر با 35/0، 48/0، 29/0 و 29/0 و MBEهایی به ترتیب برابر با 78/1، 43/0، 47/2- و 67/0- بین اکسیژن محلول شبیه سازی شده و مشاهده ای در هر فصل دارای بهترین برآورد از ضریب نرخ بازهوادهی بوده و مقادیر ضریب نرخ بازهوادهی این رودخانه در فصول ذکر شده به ترتیب برابر 62/0، 23/0، 33/0 و 59/1 یک بر روز می باشد.

برای بررسی اثر تنش های شوری آب و حاصلخیزی خاک بر مقدار تبخیر و تعرق ذرت، آزمایشی به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی، در مزرعه آموزشی دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) و در سال 1396 انجام شد. تیمارهای شوری آب شامل چهار سطح 5/0، 1/2، 5/3 و 7/5 دسی زیمنس بر متر و تیمارهای حاصلخیزی خاک نیز در چهار سطح 100، 75، 50 و 25 درصد نیاز به کود ازته، در سه تکرار و در کرت هایی به مساحت 9 مترمربع به اجرا درآمد. در فواصل بین دو آبیاری، با اندازه گیری رطوبت خاک در عمق ریشه، تفاوت جذب آب توسط کرت های تحت تنش نسبت به کرت بدون تنش، بررسی شد. نتایج نشان داد که با تغییر شوری آب آبیاری از حد 5/0 به 7/5 دسی زیمنس بر متر در حاصلخیزی ، ، و ، ضریب تنش تبخیر و تعرق به ترتیب 77/0، 69/0، 64/0 و 63/0 شده است. همچنین با تغییر سطح حاصلخیزی از به ، در شوری ، ، و ، ضریب به ترتیب؛ 96/0، 88/0، 83/0 و 63/0 شده است. از تیمار تا ، مقدار تبخیر و تعرق، ضریب و عملکرد محصول،به ترتیب؛ 37، 37 و 38 درصد کاهش یافته است. برای تخمین تبخیر و تعرق از روی تنش های شوری و حاصلخیزی، شکل های مختلف توابع تولید برازش داده شد. در بین آن ها، تابع درجه دوم به دلیل داشتن آماره های RMSE و ME حداقل و و EF نزدیک به عدد یک، به عنوان تابع بهینه انتخاب شد. نتایج حاصل نشان داد که تنش های شوری و حاصلخیزی، با کاهش ضریب ، اثر کاهنده ای بر مقدار تبخیر و تعرق گیاه دارد. لذا با تعیین صحیح نیاز آبی گیاه تحت تنش، می توان از مصرف بی رویه آب جلوگیری کرد.