دوره و شماره: دوره 17، شماره 3 - شماره پیاپی 50، پاییز 1402 

تعیین مناطق مستعد برای اجرای سامانه‌های آبیاری تحت فشار با استفاده از تحلیل سلسله‌مراتبی (مطالعة موردی: شهرستان گرگان)

صفحه 21-30

چکیده با وجود کمبود منابع آب در کشور، گسترش سامانه‌های آبیاری تحت فشار اجتناب‌ناپذیر است. هدف اصلی این پژوهش، انتخاب بهترین روش آبیاری تحت فشار در اراضی کشاورزی شهرستان گرگان با مساحت 52934 هکتار است. شاخص‌های مؤثر در انتخاب سامانه‌های آبیاری تحت فشار ابتدا با کمک نرم‌افزار Arc GIS پهنه‌بندی و در 7 کلاس از (3-) تا (3+) کلاس‌بندی شدند. پس از آن، وزن پارامترهایی که با استفاده از فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی و در نرم‌افزار ExpertChoice به‌دست آمد، در لایه‌ها ضرب شد و درنهایت مناطق مناسب برای اجرای هر روش آبیاری به‌صورت یک نقشه تهیه شد. نتایج نشان داد برای اجرای سامانة آبیاری بارانی 1/8،‌ 4/23 و 1/59 درصد از اراضی به‌ترتیب دارای محدودیت زیاد، کم تا متوسط و بدون محدودیت هستند. 4/9 درصد از اراضی منطقه نیز برای اجرای سامانة آبیاری بارانی مناسب نیست. سامانة آبیاری موضعی در تمام منطقة مورد مطالعه قابلیت اجرا داشته که در 3/20، 3/49 و 4/30 درصد از اراضی به‌ترتیب دارای محدودیت زیاد، کم تا متوسط و بدون محدودیت است. برای 9/20 درصد از اراضی سامانة آبیاری کم‌فشار غیرقابل‌اجرا بوده و 9/32، 7/20 و 5/25 درصد از اراضی به‌ترتیب دارای محدودیت زیاد، کم تا متوسط و بدون محدودیت است.

هیدرولوژی

بررسی عوامل اقلیمی و فعالیت‌های انسانی در تغییرات رواناب حوضه قزل‌اوزن

https://doi.org/10.22034/iwrj.2023.14148.2470

حبیبه عباسی

چکیده در دهه‌های اخیر در برخی مناطق جهان، میزان رواناب به طور معنی‌داری کاهش یافته است. فعالیت‌های بشری و تغییرات آب و هوایی دو عامل اصلی در تغییر میزان رواناب می‌باشند. بر این اساس تجزیه و تحلیل عوامل موثر و کمی نمودن تاثیرات آن‌ها بر میزان رواناب دارای اهمیت زیادی است. در تحقیق حاضر، از روش من-کندال بر ای بررسی روند تغییرات سری زمانی رواناب رودخانه قزل اوزن در ایستگاه یساول استفاده گردید. با استفاده از روش پتیت زمان وقوع نقطه تغییر در سری زمانی سالانه رواناب مشخص گردید. نتایج حاصل نشان داد که سری زمانی رواناب در حوضه بالادست ایستگاه هیدرومتری یساول دارای روند کاهشی بوده و نقطه تغییر سری زمانی رواناب سال 1998 می‌باشد. بر این اساس، سری زمانی رواناب به بازه زمانی پایه و بازه زمانی ارزیابی تقسیم گردید. پس از ورود اطلاعات مربوط به حوضه در مدل SWAT، نسبت به اجرای مدل بین سال‌های 1987 تا 2010 اقدام گردید. از سالهای 1987 تا 1993 مربوط به قبل از نقطه تغییر می‌باشد. بر این اساس از سال آماری 1987 به عنوان Warmup و از 1988 تا 1991 برای واسنجی و از آمار 1992 و 1993 جهت تایید مدل استفاده گردید. جهت واسنجی مدل از الگوریتم SUFI-2 در بسته نرم‌افزاری SWATCUP استفاده گردید. از آنجاییکه تعداد این پارامترها زیاد می‌باشد قبل از واسنجی، تحلیل حساسیت مدل نسبت پارامترها بررسی گردید و پارامترهای حساس مشخص گردید. بررسی نتایج واسنجی و صحت‌سنجی مدل در دوره زمانی پایه نشان داد که مدل SWAT عملکرد خوبی در شبیه‌سازی جریان رودخانه در ایستگاه هیدرومتری یساول دارد. همچنین نتایج مطالعه نشان داد نقش تغییرات عوامل اقلیمی (76%) در تغییرات رواناب رودخانه در دوره ارزیابی، به مراتب بیشتر از نقش فعالیت‌های انسانی (24%) است. به طور کلی، تحقیق حاضر ضرورت اتخاذ اقدامات لازم جهت انطباق با تغییرات آب و هوایی و ایجاد دستورالعمل‌هایی برای فعالیت‌های انسانی برای دسترسی پایدار به منابع آب بیان می‌کند.

زه کشی

مدلسازی آزمایشگاهی مقایسه عملکرد هیدرولیکی آبگیر کفی متخلخل یک و سه وجهی

https://doi.org/10.22034/iwrj.2023.14254.2497

مهدی اسدی، سید عباس حسینی، کاوه آهنگری

چکیده چکیده: یکی از متداولترین آبگیرها در رودخانه‌ها و آبراهه‌های با شیب تند، آبگیر کفی است. به دلیل مشکلات فنی آبگیرهای میله‌ای مشبک فلزی مرسوم، آبگیر متخلخل با مصالح طبیعی می‌تواند جایگزین مناسبی برای این نوع آبگیر باشد. در این تحقیق با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی به مقایسه عملکرد هیدرولیکی آبگیر کفی با ساختار یک و سه وجهی پرداخته شد. برای این منظور دو نمونه از این سازه‌ها با دانه‌بندی‌های مختلف، شرایط هیدرولیکی و شیب‌های مختلف کانال اصلی، مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج این دو مدل از آبگیر در شرایط یکسان مقایسه شد. نتایج نشان داد اثر شیب کانال اصلی در محدوده شیب‌های این تحقیق بر عملکرد آبگیر ناچیز است. درصد دبی گذرنده از آبگیر متخلخل نسبت به دبی کل، با افزایش دبی کل کاهش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد علاوه بر قطر متوسط مصالح مورد استفاده به عنوان فیلتر متخلخل، توزیع دانه‌بندی و تخلخل مؤثر مصالح نیز بر کسر دبی گذرنده از آبگیر در هر دو نوع ساختار یک و سه وجهی مهم می‌باشد. همچنین مقایسه ساختار یک و سه وجهی نشان داد به طور متوسط، دبی گذرنده از مدل سه وجهی 6 درصد بیشتر از آبگیر تک وجهی است.

واژه‌های کلیدی: محیط متخلخل، جریان متغیر مکانی، آبگیر متخلخل، مدل فیزیکی

هیدرولوژی

مقایسه عملکرد بیلان آب سطحی با استفاده از دو مدل مخزنی در حوضه آبخیز کارون-4

https://doi.org/10.22034/iwrj.2023.14253.2496

سمیرا بیاتی، خدایار عبدالهی، افشین هنربخش، محمدعلی نصراصفهانی

چکیده بیلان آب در سطح حوضه در ظاهر یک تابع ساده به‌نظر می‌رسد، ولی برآورد آن فرآیندی پیچیده است. به همین منظور اجزاء مؤثر به زیر‌بخش‌هایی تقسیم و مدل‌های بیلان آب در شبیه‌سازی سیستم منابع آب حوضه استفاده می‌گردند که به ورودی-های مشخصی نیاز دارند. از آنجا که یکی از مشکلات موجود در مناطق کوهستانی کمبود داده می‌باشد، هدف پژوهش حاضر شبیه‌سازی بیلان آب سطحی حوضه آبخیز کارون 4 با استفاده از مدلی با حداقل داده ورودی است. در این مطالعه، از مدل Exp-Hydro که دارای ساختاری ساده و نیازمند ورودی‌های کمی است و کاربرد آن در ایران جدید تلقی می‌شود، استفاده گردید. ورودی‌های این مدل مقادیر روزانه بارش، دما، دبی و تبخیر- تعرق پتانسیل و خروجی آن جریان روزانه خروجی حوضه است. سپس نتایج این مدل با یک مدل بیلان آب روزانه بر مبنای مخزن که در این مطالعه با اصلاح ساختار مدل اصلی حاصل شده مقایسه گردید. دوره آماری این پژوهش سال‌های 2000 تا 2020 می‌باشد که دو سوم داده‌ها برای دوره واسنجی و یک سوم آن برای دوره اعتبارسنجی استفاده شد. جداسازی مقدار جریان پایه از دبی روزانه مشاهداتی با استفاده از نرم‌افزار WHAT و روش فیلتر دیجیتال بازگشتی انجام شد. نتایج ارزیابی کارایی مدل‌ها نشان داد که مدل توسعه داده شده با مقدار ضریب کارایی نش- ساتکلیف 76/0 در هر دو دوره واسنجی و اعتبارسنجی نسبت به مدل Exp-Hydro با مقدار 69/0 در دوره واسنجی و مقدار 6/0 در دوره اعتبارسنجی عملکرد بهتری داشته است. همچنین مدل بیلان آب توسعه داده شده جریان‌های کم را با دقت بیشتری برآورد نموده و در مورد جریان‌های سیلابی هر دو مدل کم‌برآوردی داشته‌اند.

سازه های آبی

ارزیابی آزمایشگاهی و عددی تاثیر شکست آنی و تدریجی سد بر تغییرات بستر رسوبی

https://doi.org/10.22034/iwrj.2023.14211.2488

امین مالدار بادلی، سید عباس حسینی، بابک فضلی مالیدره، میثم فاضلی

چکیده با توجه به حجم آب ذخیره شده در مخزن سدها و بعضاً نزدیکی آنها به مناطق مسکونی، شکست سدها می‌تواند منجر به خسارات جانی و مالی زیادی گردد. جریان‌های حاصل از شکست سد عمدتا موجب انتقال رسوبات بستر و تغییرات مورفولوژی پایین‌دست سد می‌گردد. در این پژوهش به هدف ارزیابی تاثیر نوع شکست سد و خصوصیات ذرات رسوب بر مکانیزم انتقال رسوبات بستر، مطالعاتی در قالب مدل‌سازی آزمایشگاهی و عددی پیاده‌سازی شده‌است. مدل آزمایشگاهی در فلومی به ابعاد (10*0.5*0.5 m) و مدل‌سازی عددی با بهره‌گیری از مدل فلوئنت برای شبیه‌سازی هر دو نوع شکست سد آنی و تدریجی انجام شده‌است. دو پارامتر اندازه مش‌بندی و مدل آشفتگی جریان در مدل عددی حساسیت‌سنجی شده‌است. نتایج حاصل از حساسیت‌سنجی مدل عددی نسبت به دو مدل آشفتگی ((k-ɛ/Standard) و (k-ɛ/RNG)) نشان داد که مدل آشفتگیk-ɛ استاندارد دارای خطای مدل‌سازی 2/57درصد بوده است. با بررسی نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی مشخص گردید که میانگین خطای مدل‌سازی کمتر از 5درصد بوده که بیانگر دقت بالای مدل عددی و توانایی این مدل در شبیه‌سازی انتقال رسوبات بستر بر اثر شکست سد بوده‌است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که میزان انتقال رسوبات بستر (تغییرات ضخامت لایه رسوب) در شکست تدریجی سد دارای مقادیر بیشتری نسبت به شکست آنی تحت شرایط مدل‌سازی یکسان بوده‌است. همچنین میزان تغییرات ضخامت لایه رسوب با ذرات شن (ذرات درشتدانه d50=20mm) در شرایط شکست تدریجی 7/47درصد بیشتر از شکست آنی بوده، در حالی که این میزان برای ذرات رسوب از نوع مصالح ماسه‌ای (ذرات ریزدانه d50=4mm) 19/35درصد بوده است.

هیدرولیک رسوب و مهندسی رودخانه

تعیین ضریب نشت در رودخانه‌های فصلی مطالعه موردی حوضه آبریز رودخانه خشک شیراز

https://doi.org/10.22034/iwrj.2023.14247.2495

سیداحمدرضا ترابی، جهانگیر پرهمت، حسین صدقی، حسین بابازاده

چکیده مستندات تاریخی موجود بیانگر این است که آبریزهای جنوب ایران به‌ویژه کلان‌شهر شیراز از استعداد بالایی در سیل‌خیزی برخوردار است. در این تحقیق ضمن تعیین ضریب نشت، عوامل موثر بر افت حجم سیلاب در حوضه آبریز رودخانه خشک شیراز مورد بررسی قرار گرفت. به‌همین منظور کاربری‌های مختلف اراضی و درصد پوشش گیاهی از روی تصاویر ماهواره‌ی تهیه شد. علاوه بر آن، اطلاعات مربوط به ایستگاه‌های آب‌سنجی زیرحوضه‌ها نیز جمع‌آوری گردید. همچنین از اطلاعات هندسی 470 مقطع عرضی عمود بر جهت جریان در طول مسیر رودخانه استفاده شد. به‌منظور شبیه‌سازی جریان در رودخانه خشک شیراز و سرشاخه‌های آن از نرم‌افزار MIKE استفاده گردید. سپس سیلاب‌هایی با دوره‌بازگشت 5 ساله تا 100 ساله برای فرآیند شبیه‌سازی درنظر گرفته شد و داده‌های مربوط به آن وارد پایگاه داده‌های نرم‌افزار گردید. برای ارزیابی دقت مدل از شاخص ریشه میانگین مربعات خطا RMSE استفاده شد. نتایج نشان داد مدل کامپیوتری MIKE و معادلات حاکم سنت‌ونانت می‌تواند برای شبیه‌سازی جریان در رودخانه‌های فصلی مورد استفاده قرار گیرد. براین‌اساس میزان ضریب نشت برای رودخانه خشک و سرشاخه‌های آن برابر با 5-10(l/s)، حجم افت انتقال سیلاب برای دوره‌بازگشت‌های 25، 50 و 100 ساله در روخانه خشک بیش از یک میلیون متر مکعب، در شاخه چنارسوخته بیش از یک‌صد هزارمترمکعب و در شاخه نهراعظم برای سیلاب با دوره‌بازگشت‌های 50 و 100 ساله بیش از دویست هزار مترمکعب می باشد. بیشترین درصد نفوذ در دوره‌بازگشت 5 ساله رخ می‌دهد و مقدار آن برای رودخانه خشک ، شاخه چنارسوخته و شاخه نهراعظم به ترتیب 20 ، 6 و 5 درصد از حجم سیلاب محاسبه شد. در شرایطی که افزایش شیب رودخانه منجر به کاهش قابل توجه افت حجم سیلاب می‌گردد، دوره بازگشت سیلاب رابطه مستقیم با افت حجم سیلاب دارد. با توجه به کارایی مدل در شبیه‌سازی جریان در رودخانه‌های فصلی پیشنهاد می‌گردد، از مدل MIKE-11 در شبیه‌سازی جریان در مسیل‌های مشابه استفاده شود.

آبیاری

اثر آبیاری با آب شور مغناطیسی‌شده بر عملکرد و اجزای عملکرد ذرت

https://doi.org/10.22034/iwrj.2023.14264.2500

سید محمد جواد میرزایی، مجتبی خوش روش، وحید شمس آبادی، زهرا شیرمحمدی علی اکبرخانی، مسعود پورغلام آمیجی

چکیده با توجه به افزایش جمعیت و نیاز غذایی و رو به کاهش بودن زمین‌های کشاورزی حاصلخیز و بدون مشکل شوری، نیاز به آبیاری با آب با کیفیت مناسب، هر روز ارزشمندتر می‌شود. با توجه به محدودیت آب برای کشت محصولات زراعی، استفاده از آب‌های نامتعارف مانند آب شور، یکی از مناسب‌ترین روش‌های افزایش بهره‌وری از زمین‌های کشاورزی است. یکی از روش‌ها استفاده از فن‌آوری آب مغناطیسی است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر استفاده از آب شور مغناطیسی شده بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه ذرت دانه‌ای می‌باشد. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1401-1400 در شهرستان بابلسر انجام شد. تیمارهای شوری آب آبیاری شامل 0.6 (S1)، 3 (S2) و 6 دسی‌زیمنس بر متر (S3) در شرایط اعمال میدان مغناطیسی (I1) و بدون میدان مغناطیسی (I2) بود. نتایج نشان داد که اثر نوع آبیاری و شوری آب بر وزن تر بوته، وزن خشک بوته، تعداد دانه در بلال، وزن هزاردانه، عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه معنی‌دار شد. به‌طور متوسط، آبیاری با آب شور مغناطیسی شده باعث افزایش 12.73 درصد در عملکرد دانه و افزایش 22.13 درصد در عملکرد بیولوژیک ذرت نسبت به آب غیرمغناطیسی شد. همچنین اجزای عملکرد ذرت با افزایش درجه شوری آب، کاهش یافت. در مجموع می‌توان نتیجه گرفت که از فن‌آوری آب مغناطیسی می‌توان برای بهبود عملکرد گیاه بهره برد.

حفاظت آب و خاک

بررسی معادلات رگرسیونی برآورد تلفات نفوذ آب از انهار خاکی

https://doi.org/10.22034/iwrj.2023.14281.2503

سعید جلیلی

چکیده کمبود منابع آبی یکی از مباحث مهم در جوامع مختلف است. تلفات نفوذ و نشت از بدنه انهار، مهم‌ترین بخش تلفات در‌حین انتقال آب کشاورزی است. باتوجه به سهم کشاورزی در مصرف منابع آب، برآورد تلفات نفوذ آب از بدنه انهار خاکی یکی از مسائل عمده در طراحی و مدیریت شبکه-های آبیاری و زهکشی است. در این مطالعه بااستفاده از اطلاعات مربوط به مطالعه انجام‌شده در شرق حوضه زاینده‌رود رابطه رگرسیون غیرخطی بین دبی نشت (s) با دبی ورودی به نهر (Q)، محیط خیس‌شده(P)، شعاع هیدرولیکی (R)، و عمق هیدرولیکی (D) مورد بررسی قرارگرفت. جهت استخراج روابط رگرسیونی، از 70 درصد داده‌ها که مربوط‌به دو سری اندازه‌گیری در 9 نهر منتخب منطقه مورد مطالعه است استفاده‌شد. صحت-سنجی روابط رگرسیونی با استفاده از 30 درصد داده‌ها که مربوط‌به اندازه‌گیری در نوبت سوم و مربوط‌به همان انهار است، صورت گرفت. داده‌های مطالعه مذکور، از اندازه‌گیری مستقیم دبی ورودی و خروجی و مشخصات هندسی و هیدرولیکی انهار خاکی، همچون شکل و ابعاد مقطع نهر و عمق آب بدست‌آمده است. در تحقیق حاضر، جهت ارزیابی دقت روابط استخراج شده از شاخص‌های، مقدار نسبی جذر میانگین مربعات خطا، RRMSE، میانگین خطای مطلق، MAE، و خطای میانگین، MBE، استفاده شد. نتایج نشان داد که هر سه رابطه رگرسیونی دقت بهتری نسبت‌به بهترین رابطه تجربی مورد استفاده در منطقه مورد مطالعه، یعنی رابطه اینگهام داشته است. مقادیر شاخص‌های مذکور مربوط‌به رابطه رگرسیونی بین میزان نشت و دبی ورودی به نهر، به‌ترتیب برابر با 01954/0، 0082/0 و 0058/0 و در رابطه رگرسیونی بین میزان نشت و محیط خیس شده به‌ترتیب برابر با 2113/0 ،0091/0 ، 0058/0 بدست آمد. روابط رگرسیونی بدست آمده برای انهاری با محدوده دبی‌های بین 30 تا 390 لیتر در ثانیه) معتبر است و در استفاده از این روابط در این منطقه برای دبی‌های خارج از این محدوده باید احتیاط نمود.

هیدرولیک

فشارهای هیدرودینامیکی نوسانی کف حوضچه‌های آرامش پرش هیدرولیکی مستغرق

https://doi.org/10.22034/iwrj.2023.14312.2510

سید نصراله موسوی، علی ابراهیم‌زاده، پویا اللهویردی پور، محمدعلی قربانی

چکیده تغییرات لحظه‌ای نوسانات فشار هیدرودینامیکی در نقاط مختلف پرش هیدرولیکی متفاوت بوده و بررسی مستقیم این داده‌ها عملاً مقدور نیست. برای این منظور، پارامترهای آماری برای توصیف مشخصات نوسانی پرش هیدرولیکی به‌کار گرفته می‌شود. یکی از مهمترین پارامترهای آماری ضریب بی‌بعد شدت نوسانات فشار (C'P) است. درک بهتر نوسانات فشار پرش هیدرولیکی و توزیع مکانی آن‌ها منجر به طراحی اقتصادی و ایمنی بیشتر حوضچه‌های آرامش می‌شود. در پژوهش حاضر، ضریب C'P برای آنالیز داده‌های فشار هیدرودینامیکی پرش هیدرولیکی با نسبت‌های مختلف استغراق و برای اعداد فرود اولیه (Fr1) مختلف نسبتاً بالا در محدوده 7 تا 5/9 بررسی شده است. برای این منظور، تعدادی پیزومتر در امتداد خط مرکزی کف حوضچه‌های آرامش پیشنهادی USBR شامل حوضچه تیپ یک با بستر صاف و حوضچه تیپ دو دارای بلوک‌های پای تندآب و آستانه انتهایی دندانه‌دار بر روی فلوم آزمایشگاهی در نظر گرفته شد. در پرش هیدرولیکی با نسبت‌های مختلف استغراق، میزان افزایش ضریب CʹP با کاهش عدد فرود برای محدوده بالادست حوضچه‌های تیپ یک و دو، به طور متوسط به ترتیب برابر با 7 و 8/4 درصد استخراج گردید. توزیع کلی داده‌ها در محدوده پایین‌دست حوضچه تیپ دو نشان داد که حداکثر میزان کاهش مقادیر CʹP در پرش مستغرق در مقایسه با پرش آزاد، در حدود 36 درصد بوده که مربوط به عدد فرود 59/7 و نسبت استغراق (S) 1/1 است. همچنین حداقل میزان کاهش مقادیر CʹP در محدوده پایین‌دست حوضچه تیپ دو در پرش مستغرق نسبت به پرش آزاد، در حدود 2/9 درصد بوده که مربوط به عدد فرود 34/8 و نسبت استغراق 4/1 است. تغییرات ضریب CʹPmax با افزایش پارامتر S برای مقادیر مختلف Fr1، از یک روند معینی تبعیت نمی‌نماید. برای مقادیر عدد فرود حداقل، با افزایش S، مقادیر ضریب CʹPmax، تقریباً دارای روند کاهشی است و بالعکس.

رابطه آب و خاک و گیاه

بررسی اثر استفاده از دیاتومیت بر ظرفیت جذب و نگهداری آب در خاک

https://doi.org/10.22034/iwrj.2023.14373.2521

محمد حسن سیاری، حسین نوفرستی، حسن بصیرانی مقدم

چکیده بخش کشاورزی عمده‌ترین مصرف‌کننده منابع آب در کشور است. برای افزایش بازده آبیاری و استفاده بهینه از منابع آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک استفاده از مواد سوپرجاذب با قابلیت جذب آب بسیار بالا مدنظر است. پژوهش حاضر با هدف مطالعه تأثیر دیاتومیت بر ظرفیت جذب و نگهداری آب در خاک انجام شد. بدین منظور، ابتدا نمونه خاک شنی از روستای بیدخت بیرجند تهیه شد. مقادیر مختلفی (0، 10، 20، 40، 60 و 80 گرم) از دیاتومیت خرد با اندازه ذرات متفاوت (0 تا 2، 36/2 تا 75/4، 75/4 تا 5/12 و 5/12 تا 19 میلی‌متر) به گلدان‌های یک کیلوگرمی از خاک افزوده شد. آزمایش‌ها در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. تعداد تیمارهای مورد بررسی 24 و در 3 تکرار است. پس از گذشت 4 ماه، تأثیر افزودن دیاتومیت خام و کلسینه بر ظرفیت جذب آب خاک و ظرفیت نگهداری آب اندازه‌گیری شد. بر اساس نتایج تحقیق، مشخص شد که استفاده از دیاتومیت کلسینه، در حدود 20 درصد بیشتر از دیاتومیت خام ظرفیت جذب آب خاک را افزایش می‌دهد. همچنین مشخص شد که با افزودن ذرات دیاتومیت درشت‌تر از 75/4 میلی‌متر، ظرفیت جذب آب خاک به‌نحو محسوسی افزایش می‌یابد. در رابطه با ظرفیت نگهداری آب نیز، نتایج نشان داد که تقریباً به ازای افزودن هر 10 گرم/کیلوگرم دیاتومیت به خاک مورد بررسی، 6/0 درصد به میزان رطوبت 48 ساعته خاک اضافه می‌گردد. استفاده از دیاتومیت کلسینه تأثیری بر ظرفیت نگهداشت آب نشان نداد ولی استفاده از ذرات درشت‌تر دیاتومیت خام سبب افزایش ظرفیت نگهدشت آب در خاک شد. در مجموع نتایج تحقیق حاضر نشان داد که برای افزایش ظرفیت جذب و نگهداشت آب خاک‌های کشاورزی استفاده از ذرات دیاتومیت خام با اندازه 19-75/4 میلی‌متر بیش‌ترین تأثیر را دارد.

آبیاری

شبیه‌سازی فرآیند انتقال نیترات خاک تحت روش آبیاری سنترپیوت با استفاده از مدل بهینه‌ساز HYDRUS-PSO

https://doi.org/10.22034/iwrj.2023.14384.2527

سمانه اطمینان، وحیدرضا جلالی، مجید محمودآبادی، عباس خاشعی سیوکی، محسن پوررضا بیلندی

چکیده یکی از مسائل مهم و چالش‌برانگیز در کشاورزی و محیط زیست در طی چند دهه گذشته، آلودگی منابع آب و خاک است. از این‌رو، در این تحقیق با استفاده از الگوریتم بهینه‌ساز ازدحام ذرات برآرود پارامترهای هیدرولیکی و انتقال املاح در خاک تحت روش آبیاری سنترپیوت انجام شد و نتایج حاصل از بهینه‌سازی در شبیه‌سازی انتقال رطوبت و نیترات خاک در امتداد پروفیل خاک به‌منظور بررسی میزان آلودگی خاک در یک مزرعه تحت کشت یونجه چهارساله بکار گرفته‌شد. بدین منظور پروفیلی در مزرعه مورد نظر حفاری و روند تغییرات غلظت نیترات و آمونیوم خاک در امتداد پروفیل خاک در بازه‌های زمانی مختلف اندازه‌گیری شد. همچنین الگوریتم بهینه‌ساز ازدحام ذرات به مدل HYDRUS، لینک و پارامترهای حاکم در فرآیند انتقال نیترات و رطوبت خاک تحت شرایط مدیریتی برآوردگردید. نتایج حاصل نشان داد که مدل HYDRUS-PSO جریان آب در خاک با NSE برابر با 0.89 و RMSE 0.001، انتقال آمونیوم را با NSE 0.98 و RMSE 0.001 و انتقال نیترات را با NSE 0.94 و RMSE 0.035 در لایه سطحی خاک به‌خوبی شبیه‌سازی کرد. همچنین ارزیابی مدل در لایه زیرین نشان داد که مدل HYDRUS-PSO با NSE برابر 0.94، 0.96و 0.97به ترتیب روند تغییرات رطوبت، آمونیوم و نیترات خاک را به‌خوبی برآورد نمود. با توجه به نتایج حاصل می‌توان ذکر نمود که مدل HYDRUS-PSO در روش آبیاری سنترپیوت توانسته به‌خوبی روند تغییرات رطوبت و املاح خاک در امتداد پروفیل را شبیه‌سازی کند. بنابراین می‌توان از الگوریتم‌های فراابتکاری در برآورد پارامترها به عنوان یک ابزار توانمند و کاربردی در جهت افزایش کارایی مدل‌های عددی در مطالعات آب و خاک بهره گرفت.