پژوهش آب ایران

چکیده با توجه به افت کمی و کیفی منابع آب، طبعاً بهینه‎سازی مصرف آب در بخش کشاورزی ضروری است. یکی از روش‎های بهینه‎سازی مصرف آب در کشاورزی به خصوص در مناطق خشک، استفاده از توابع تولید آب - شوری - عملکرد می‎باشد. همچنین عنصر سلنیوم به عنوان یک پایین آورنده استرس عمل ‎می‎نماید، لذا این مطالعه به منظور پیش‎بینی عملکرد گیاه نعناع فلفلی و تعیین توابع تولید بهینه در شرایط تنش شوری و خشکی در حضور سلنیوم، در منطقه تربت جام اجرا شد. آزمایش به صورت اسپلیت در زمان در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار شامل دو سطح چین (چین اول، چین دوم)، 3 سطح آبیاری (100، 75 و 50 درصد نیاز آبی)، 3 سطح شوری (0، 50 و 100 میلی مولار کلرید سدیم) و دو سطح سلنیوم (0 و 5 میلی‎گرم بر لیتر سلنات سدیم) اجرا گردید. داده‌های عملکرد (عملکرد دو چین جهت برآورد بهتر، با هم تجمیع شد) یکبار در حضور سلنیم به میزان 5 میلی‎گرم بر لیتر سلنات سدیم و یکبار در شرایط عدم حضور سلنیوم، بر فرم‌های مختلف توابع تولید (خطی ساده، خطی لگاریتمی، درجه دوم و نمایی) برازش داده شد و پس از آنالیز حساسیت، تابع بهینه تولید نعناع فلفلی تعیین گردید. نتایج نشان داد که ضریب تعیین (R2) برای عملکرد در حضور سلنیوم توسط توابع درجه دوم، متعالی، خطی ساده و کاب داگلاس به ترتیب 0.986، 0.969، 0.946 و 0.899 و در شرایط عدم حضور سلنیوم توسط توابع فوق به ترتیب 0.998، 0.968، 0.959 و 0.859 بود. بر اساس نتایج این تحقیق، تابع تولید درجه دوم به عنوان تابع تولید بهینه برای عملکرد گیاه نعناع فلفلی هم در حضور سلنیوم و هم عدم حضور سلنیوم، در منطقه تربت جام، قابل توصیه می‎باشد. همچنین نتایج اثر ساده سلنیوم بر بهره‏‎وری آب نشان داد که بهره‎وری آب در حضور سلنیوم 17.81 درصد بیشتر از مقدار آن در عدم حضور سلنیوم می‎باشد.

چکیده رشد بی‌سایقه تقاضا برای مصرف آب در بخش‌های صنعتی، شرب و کاهش میزان آب قابل استفاده در بخش کشاورزی موجب گردیده که استفاده از آب در تولید برنج کاهش یافته و این امر تولید برنج را تهدید می‌کند. از مدل‌های شبیه‌سازی گیاهان زراعی برای انجام مطالعات مختلف از جمله انتخاب گیاه و رقم مناسب برای کاشت، تعیین بهترین مدیریت زراعی و برآورد ظرفیت تولید منطقه‌ای می‌توان استفاده نمود. هدف از این پژوهش، بررسی دقت و مقایسه مدل‌های ORYZA2000 و VSM با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای در شبیه‌سازی عملکرد برنج تحت تیمارهای آبیاری و تراکم کاشت می‌باشد. این آزمایش در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در منطقه گرگان واقع در شمال ایران در سال‌های 1399 و 1400 انجام گردید. مدیریت‌های آبیاری در سه سطح (آبیاری غرقاب و استفاده از سیستم‌های آبیاری تحت فشار شامل آبیاری قطره‌ای نواری تیپ و آبیاری بارانی کلاسیک ثابت) به عنوان عامل اصلی و تراکم کاشت در سه سطح به عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شد. ارزیابی مقادیر شبیه‌سازی و اندازه‌گیری شده عملکرد با استفاده از مولفه‌های ضریب تبیین، آزمون t، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (RMSEn) انجام گرفت. نتایج پژوهش نشان داد که ضریب تبیین و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده عملکرد دانه به ترتیب 91 و 54/11 درصد در مدل ORYZA2000 و در مدل VSM با استفاده از تصاویر سنجنده مودیس برابر با 69 و 24/7 و با استفاده از تصاویر ریز مقیاس شده (نقشه‌های شاخص سطح برگ حاصل از سنجنده مودیس توسط ماهواره لندست ریز مقیاس شده) برابر با 86 و 48/9 درصد تعیین گردید. مدل ORYZA2000 عملکرد دانه را در مقایسه با مدل VSM با دقت بیشتری برآورد کرد، اگر چه مدل VSM با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای ریز مقیاس شده دارای دقت قابل ملاحظه و مطلوبی بود که می‌توان از آن برای پشتیبانی نتایج آزمایش‌‌ها تحت شرایط مدیریت آبیاری و تراکم کشت استفاه نمود.

چکیده شمال استان خوزستان از مهم‌ترین قطب‌های کشاورزی ایران به شمار می‌رود. با اجرای طرح احیای اراضی خوزستان (طرح ولایت) بستر مناسبی برای افزایش تولید محصولات زراعی و باغی در مناطق تحت پوشش آن فراهم گردیده است. ترویج یافته‌های تحقیقاتی برای استفاده صحیح از منابع آب، خاک و نهاده‌های کشاورزی برای افزایش عملکرد و بهره‌وری آب از اهداف مهم اجرای سایت‌های الگویی و پایلوت‌های افزایش عملکرد در این مناطق بود. برای این منظور 11 مزرعه ذرت در سال 1397 در محدوده فاز اول طرح احیای اراضی شمال استان خوزستان انتخاب و در آن‌ها توصیه‌های فنی پیاده شدند. در هریک از مزارع منتخب میزان آب آبیاری در طول فصل زراعی اندازه‌گیری شد و عملکرد دانه و بهره‌وری فیزیکی آب آبیاری تعیین و با داده‌های مزارع اطراف هر سایت (تیمار شاهد) مقایسه شد. نتایج نشان داد که در تیمار شاهد میانگین عملکرد دانه ذرت و بهره‌وری فیزیکی آب به ترتیب 6450 کیلوگرم در هکتار و 8/0 کیلوگرم در مترمکعب بود که با اعمال راهکارهای فنی استفاده از طول بهینه در آبیاری جویچه‌ای، کاهش جریان ورودی (روش کات بک)، کم خاک‌ورزی، تغذیه متعادل، مدیریت آفات، بیمارگرها و علف‌های هرز به 7232 کیلوگرم در هکتار و 1 کیلوگرم بر مترمکعب افزایش یافت و این افزایش از نظر آماری در سطح 1 درصد معنی‌دار بود (001/0p=).

چکیده تعیین ویژگیهای هیدرولیکی خاک مانند منحنی مشخصه رطوبتی که در شبیهسازی جریان آب و آلاینده کشاورزی و هیدرولوژی مورد استفاده هستند، امری ضروری است. در پژوهش حاضر، دقت تخمین پارامترهای هیدرولیکی منحنی مشخصه شاخه مرطوب شدن خاک با استفاده از حل معکوس فرآیند نفوذ تحت بار افتان توسط مدل HYDRUS-1D مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. برای این منظور، از دو گروه دادههای آزمایشگاهی و میدانی نفوذ تجمعی آب به درون خاک تحت بار افتان استفاده شده است. گروه اول شامل داده‌هایی است که در یک ستون خاک آزمایشگاهی با بافت ماسه ای و با دو رطوبت اولیه متفاوت خاک انجام شده است. گروه دوم شامل داده‌های میدانی است که از اندازه‌گیری نفوذ تجمعی تحت بار افتان و با استفاده از استوانه مضاعف در شرایط سه مزرعه با بافت لوم، لومی شنی و لومی رسی بدست آمد. در هر دو گروه از داده‌ها، ابتدا با استفاده از صفحات فشاری و اندازه‌گیری رطوبت، منحنی‌های مشخصه خاکهای مورد مطالعه به دست آمد. سپس مقدار رطوبت باقی‌مانده، رطوبت اشباع شاخه مرطوب شدن و داده‌های نفوذ تجمعی به عنوان داده ورودی به مدل HYDRUS-1D داده شد و با استفاده از روش حل معکوس سایر پارامترهای هیدرولیکی منحنی مشخصه شاخه مرطوب شدن خاک تخمین زده شدند. مقایسه دادههای منحنی مشخصه اندازهگیری شده و شبیهسازی شده در شرایط آزمایشگاه نشان داد که در هر دو خاک و برای هر دو مدل ون‌گنوختن و بروکز-کوری مقادیر R2 و NRMSE به ترتیب بیشتر از 95/0 و کمتر از 02/0 بدست آمد، که بیانگر این است که مدل بخوبی توانسته است شبیه سازی را انجام دهد. نتایج مشابهی برای شرایط مزرعه نیز حاصل شد. نتایج حاصله بیانگر این است که مدل HYDRUS-1D میتواند با استفاده از روش حل معکوس فرآیند نفوذ تحت بار افتان، پارامترهای هیدرولیکی منحنی مشخصه شاخه مرطوب شدن خاک را با دقت بالایی تخمین بزند.

چکیده با توجه به محدودیت منابع آب و مشکلات کیفی مخزن سدها و همچنین حضور تصمیم‌گیران متعدد با مطلوبیت‌ها و اهداف متضاد، تصمیم‌گیری درباره تعیین مقدار برداشت متوسط ماهانه آب بطوریکه مطلوبیت همه ذینفعان تامین شود، از موضوعات بسیار مهم برای بهره‌برداران از مخزن سدها محسوب می‌شود. در این تحقیق با تلفیق مدل تصمیم‌گیری چند معیاره فازیELECTRE I و تئوری بازی‌ها یک روش جدید برای تعیین مقدار بهینه تخصیص کمی‌-کیفی آب مخزن سد با هدف افزایش مطلوبیت تصمیم‌گیران و کاهش تنش بین آنها ارائه شده است. در این پژوهش ابتدا با شناسایی تصمیم‌گیران خبره ذینفع در بهره‌برداری از مخزن سد و تعیین مطلوبیت آنها، ارجحیت نقاط بهینه روی منحنی تبادل کمی و کیفی ارائه شده توسط محققین قبلی از دیدگاه هر یک از ذی‌نفعان و با توجه به پنج شاخص مختلف کمی، کیفی، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی، تعیین می‌شود. در ادامه با استفاده از تئوری بازی‌ها نقطه مورد توافق ایشان بر روی منحنی تبادل مورد تحلیل و بررسی قرار می‌گیرد. نتایج تحلیل نشان می‌دهد به دلیل استفاده از مدل تصمیم‌گیری با منطق فازی و در نظر گرفتن معیار‌های مختلف، ترجیحات هر یک از تصمیم‌گیران به یکدیگر نزدیک شده و محدوده مورد نظر برای چانه‌زنی کوچک‌تر می‌شود و عملا شانس رسیدن به توافق در مدت زمان کوتاه‌تر با استفاده از تئوری بازی‌ها افزایش می‌یابد. نتایج کاربرد روش تلفیقی پیشنهادی برای بهره‌برداری از مخزن سد 15 خرداد ایران در یک دوره آماری 30 ساله (1997-1968)، نشان‌دهنده امکان توافق بر روی میزان تخصیص ماهیانه آب با کیفیت 1580=TDS میلی گرم بر لیتر با توجه به معیارهای تصمیم‌گیران و کاهش اختلاف بین ایشان است.

چکیده امروزه حذف فلز سنگین جیوه از منابع آبی به دلیل مشکلاتی که برای سلامت انسان و محیط‌زیست به وجود می‌آورد، توجه زیادی را به خود معطوف کرده است. در این پژوهش از پسماند ساقه کانولا جهت حذف فلز سنگین جیوه از محلولهای آبی در سیستم ناپیوسته و در شرایط مختلف (pH، دما، زمان تماس، غلظت اولیه جیوه و میزان جاذب) استفاده شد. برای این منظور، خصوصیت جاذب توسط روش‌های مختلفی نظیر طیف‌سنج مادون‌قرمز، میکروسکوپ الکترونی روبشی، سطح مخصوص و بار صفر بستر تعیین گردید. نتایج نشان داد که مقادیر بهینه pH، میزان جاذب، زمان تماس، غلظت اولیه و دما به ترتیب برابر با ۷، 2 گرم بر لیتر، 12۰ دقیقه، 2 میلی‌گرم بر لیتر و 6۰ درجه سانتی‌گراد می‌باشد. از بین مدل‌های هم‌دمای مورد استفاده (لانگمویر، فروندلیچ، لانگمویر-فروندلیچ و ریدلیچ-پترسون)، مدل فروندلیچ برازش بهتری بر روی ‌داده‌های آزمایشگاهی داشته که نشان‌دهنده جذب چند لایه فلز جیوه بر روی سطح جاذب می‌باشد. حداکثر ظرفیت جذب جاذب بر اساس معادله لانگمویر-فروندلیچ، 4/58 میلی‌گرم بر گرم بدست آمد. نتایج نشان داد که روند جذب یون جیوه پیروی بهتری از مدل شبه مرتبه دوم داشته که نشان‌دهنده جذب شیمیایی جیوه توسط جاذب می‌باشد. پارامترهای ترمودینامیکی (ΔG°، ΔH° و ΔS°) نشان دادند که جذب جیوه روی پسماند ساقه کانولا در محدوده دمایی 2۵ تا ۶۰ درجه سانتی‌گراد امکان پذیر، گرماگیر و خود به خودی می‌باشد. مقادیر مثبت آنتروپی نشان‌دهنده افزایش بی‌نظمی در فاز مشترک جاذب و محلول جیوه در طول فرآیند جذب با افزایش دما است. نتایج واجذب (بازیابی جاذب) نیز نشان داد که در شرایط بهره‌گیری از اسیدکلریدریک ۲/۰ مولار، 8۶ درصد جاذب بازیابی می‌گردد. این مطالعه نشان می‌دهد که پسماند ساقه کانولا پتانسیل تبدیل شدن به یک جاذب موثر و اقتصادی برای حذف یون های جیوه دارد.

چکیده به دلیل رشد جمعیت، آبیاری زمین‌های کشاورزی و توسعه صنعتی و ترکیب این عوامل با خشکسالی‌ها و پیامد‌های ناشی از تغییرات آب و هوایی، بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی افزایش یافته است. هدف این تحقیق، مدیریت بهینه منابع آب سطحی و زیرزمینی با استفاده از الگوی مدل‌سازی ترکیبی به منظور افزایش پایداری سیستم منابع آب زیرزمینی و کاهش مسائل آبی می‌باشد. در این مطالعه یک الگوی شبیه‌سازی ترکیبی ارائه شد که با توجه به آن، ابتدا بهترین مکان تغذیه مصنوعی به روش فازی و وزنی با استفاده از مدل GIS در دشت شهریار مشخص شد. سپس به منظور محاسبه پارامتر (نسبت دبی نفوذ به دبی سیلاب) در رودخانه، از مدل هیدرولیکی HEC-RAS استفاده شد. در مرحله بعد دو مدل مستقل برای روندیابی سیلاب در رودخانه و مخازن سیستم تغذیه مصنوعی بوسیله مدل HEC-HMS تعریف شد. در مدل اول جهت روندیابی سیلاب در رودخانه از پارامتر نسبت دبی نفوذ به دبی سیلاب در روش ماسینگهام-کانژ استفاده شد و مقدار سیلاب ورودی به طرح تغذیه مصنوعی برآورد شد. در مدل دوم روندیابی سیلاب در مخازن طرح تغذیه انجام شد و مقدار نفوذ، ذخیره و تغذیه توسط طرح محاسبه شد. و در نهایت مقدار تغذیه در طرح تغذیه مصنوعی با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی شبیه‌سازی شد و عملکرد سیستم تغذیه مصنوعی و تغییرات سطح آب زیرزمینی برآورد شد. با توجه به تحلیل فازی و وزنی، بهترین مکان‌ جهت تغذیه مصنوعی مخروطه افکنه آبرفتی در شمال دشت در نظر گرفته شد. مساحت نواحی مناسب (خوب) حاصل از روش فازی به طور میانگین 8.62 درصد بیشتر از روش وزنی محاسبه شد و عملکرد روش فازی در برآورد مکان‌های مناسب بهتر از روش وزنی ارزیابی شد. بر اساس نتایج حاصل از مدل HEC-HMS و مدل شبکه عصبی، حجم تغذیه سیلاب در مخازن طرح نسبت به حجم سیلاب ورودی به طرح به ترتیب برابر 89 و 86 درصد محاسبه شد. همچنین تغییرات سطح آب زیرزمینی حاصل از سیستم تغذیه مصنوعی برابر 1.88 متر و عملکرد تغذیه برابر 90 درصد برآورد شد. با توجه به نتایج الگوی شبیه‌سازی ترکیبی، همزمان سیلاب، منابع آب سطحی و زیرزمینی و سیستم تغذیه مصنوعی تحت کنترل بوده و می‌توان بر اساس منابع آبی قابل دسترس، افزایش پایداری سیستم منابع آب زیرزمینی و کاهش مسائل کمی و زیست‌محیطی مربوط به منابع آبی را مدیریت نمود.

چکیده در سال‌های اخیر، استفاده بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی، خشکسالی و افزایش جمعیت، حجم آب ذخیره شده در سفره‌های زیرزمینی را به شدت کاهش داده است. هدف اصلی مطالعه حاضر، تحلیل فراوانی هیدرولوژیکی دو متغیره برای ایجاد رابطه بین بارندگی و نوسانات آب زیرزمینی است. حداکثر بارندگی سالانه و شدت بارش در نقطه اوج هیدروگراف دو سری از اطلاعاتی بودند که برای تحلیل فراوانی هیدرولوژیکی دو متغیره استفاده شدند. این سیستم چند متغیره متشکل از مدل‌سازی احتمالی ویژگی‌های بارندگی با هدف تعیین شدت و عمق بارندگی در دوره بازگشت چند ساله توسعه یافته است. خروجی به دست آمده از مدل احتمالاتی برای اعمال تنش بر روی آبخوان جهت تغذیه مصنوعی سطحی در دشت رفسنجان استفاده شد. پیاده سازی فرایند‌های ذکر شده برای مدل احتمالی به صورت کدنویسی در نرم‌افزار متلب انجام شد و برای شبیه‌سازی تغذیه مصنوعی نرم‌افزار GMS 10.6 بکار گرفته شد. نتایج نشان داد که تغذیه مصنوعی بارندگی با شدت تخمین زده شده از یک دوره بازگشت 10 ساله می‌تواند یکی از راه‌حل‌های تعادل بخشی آب‌های زیرزمینی باشد. بارندگی با دوره بازگشت 50 ساله سطح آب زیرزمینی را به طور متوسط حدود 170 سانتی‌متر در محل تغذیه افزایش داد. همچنین مقادیر شعاع تأثیر بیش از 5 کیلومتر در مسیر جریان به دست آمده است.

چکیده باتوجه به خشکسالی‌های اخیر در ایران و جهان و در نتیجه آن کمبود منابع آب، استفاده از آب‌های نامتعارف از جمله پساب پرورش ماهی یک رویکرد منطقی به حساب می‌آید. بنابراین در مطالعه حاضر به بررسی استفاده از پساب ماهی قزل‌آلای رنگین کمان در سامانه آبیاری بارانی جهت کشت سیب‌زمینی به مدت سه سال (1398 -1400) پرداخته شد. آزمایشی گلدانی در فضای باز با سامانه آبیاری بارانی جهت تعیین اثر شستشوی برگ سیب زمینی با آب معمولی پس از آبیاری با پساب ماهی بر فلورسانس کلروفیل ( فلورسانس حداکثر (Fm)، میزان فلورسانس متغیر (Fv) و حداکثر کارایی کوانتومی فتوسیستم II (Fv/Fm)) و برخی خصوصیات سیب‌زمینی انجام شد. این تحقیق در قالب آزمایشی فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی و در سه تکرار انجام گردید. فاکتورهای مورد بررسی شامل آبیاری در دو سطح A1 (آبیاری با آب چاه) و A2 (آبیاری با پساب ماهی) و همچنین شستشوی برگ‌ها در چهار سطح B1 ( شستشوی برگ‌ها با آب معمولی، طی ده دقیقه قبل از اعمال پساب ماهی)، B2 ( شستشوی برگ‌ها با آب معمولی طی ده دقیقه بعد از اعمال پساب ماهی )، B3 ( شستشوی برگ‌ها طی ده دقیقه قبل و بعد از اعمال پساب ماهی)، B4 ( اعمال پساب ماهی بدون شستشوی برگی) بود. نتایج این تحقیق نشان داد تیمار B3 نسبت به تیمار B4 باعث افزایش 10/13درصد عملکرد، 20/44 درصد فلورسانس حداکثر، 28/67درصد فلورسانس متغیر، 6/66 درصد حداکثر عملکرد کوانتومی فتوسیستم II، 37/98 درصد وزن خشک ساقه، 108/06 درصد وزن خشک برگ و 125 درصد وزن خشک ریشه شد. پیشنهاد می‌شود جهت افزایش فلورسانس کلروفیل و سایر خصوصیات گیاه سیب‌زمینی استراتژی استفاده همزمان از پساب ماهی و آب تمیز در سامانه آبیاری بارانی استفاده شود.

چکیده برای مدیریت تخصیص منابع آب در سطح یک حوضه، مدل WEAP به دلیل سیستم مدیریت یکپارچه منابع آب و اولویت-بندی تخصیص آب، در سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. در این پژوهش، سامانه‌های آبی حوضه مطالعاتی سد کلان ملایر واقع در استان همدان در دوره زمانی 1373 تا 1397 با هدف بررسی سناریوهای مدیریتی مدل-سازی گردید. شاخص R2، RMSE و ME برای دو متغیر حجم مخزن و دبی ماهانه رودخانه استفاده که نتایج به دست آمده نشاندهنده مطلوبیت در مدل‌سازی می‌باشد. سپس، سه سناریو محتمل علاوه بر شرایط موجود طرح ریزی شد. سناریوهای مورد بررسی عبارتند از: 1-سناریو غیرمحافظه‌کارانه (افزایش مصرف بدون توجه به منابع آبی)، 2- سناریو محافظه‌کارانه (تعدیل بخش کشاورزی متناسب با توان منابع آبی) و 3- سناریو توسعه‌ ی کامل (سناریو بهبود ساختاری به علاوه نیاز زیست محیطی در سطح خوب). نتایج نشان داد که سناریو توسعه کامل با در برداشتن بهبود ساختار شبکه انتقال و توزیع آب و همچنین اصلاح سرانه مصرف و افزایش سهم 30 درصدی اراضی کشاورزی که با روش‌های مدرن آبیاری می شوند، بالاترین شاخص اعتمادپذیری (بیش از 90 درصد) برای هر یک از بخش‌های مصرف را به دست آورد. همچنین افزایش غیرمحافظه‌کارانه نیازهای آبی باعث کاهش معنادار اعتمادپذیری سیستم می‌شود به طوریکه باعث اتمام ذخیره آب زیرزمینی بعنوان ذخایر حیاتی منطقه طی 15 سال از اجرای این سناریو خواهد شد.