پژوهش آب ایران

چکیده اندازه‌گیری دقیق مقدار بارش به عنوان یکی از مهم‌ترین متغیرهای هواشناسی در مطالعات هیدرولوژیکی و کشاورزی است که تأثیر به سزایی در مدیریت بهینه منابع آبی، کشت محصولات کشاورزی، مدیریت شهری و شناسایی و دسته بندی مناطق از نظر میزان ریسک وقوع سیلاب یا قابلیت استحصال آب دارد. عدم پراکندگی مناسب ایستگاه‌های اندازه‌گیری بارش در مناطق مختلف، سبب گردیده است تا محققان و پژوهشگران به دنبال ایجاد مدل‌‌هایی باشند که بتوانند مقدار بارش را در مناطق فاقد یا دچار کمبود ایستگاه باران‌سنجی برآورد نمایند. در پژوهش حاضر از داده‌های مدلسازی شده Era5 که جدیدترین محصول مرکز اروپایی ECMWF می‌باشد و دقت خروجی‌های آن در منطقه خاورمیانه و ایران چندان مورد بررسی قرار نگرفته ، استفاده شده است. به منظور ارزیابی داده‌های بارش Era5، از داده‌های بارش 51 ایستگاه باران‌سنجی در استان خراسان رضوی طی سال‌های 1376 الی 1396 استفاده شد. برای بررسی خروجی‌های مدل مذکور، دو گروه شاخص ارزیابی کیفی (POD، FAR و CSI) و کمی (RMSE، NSE و R) مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که خروجی‌های Era5 در مقیاس روزانه دارای خطای نسبتاً زیادی هستند (میانگین منطقه‌ای شاخص‌های کمی: 54/0 = R، 12/0=NSE، 47/2= و RMSE و میانگین منطقه‌ای شاخص‌های کیفی: 96/0=POD، 79/0=FAR، 21/0=CSI). در حالی‌که این داده‌ها در مقیاس‌های ماهانه و فصلی به خصوص فصلی (میانگین منطقه ای: 89/0= R، 45/0= NSE و 87/33=RMSE) از عملکرد خوبی برخوردار بوده و در صورت حذف خطای اریبی، می‌توانند در تحلیل‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرند.

چکیده شناخت اثرات الگوهای دورپیوند و پیش‌بینی آنها به خصوص در دوره‌های خشکسالی، کمک بسزایی در جهت برنامه‌ریزی و مدیریت دقیق‌تر در حوضه آبخیز خواهد داشت. هدف تحقیق حاضر بررسی ارتباط الگوهای دورپیوند بر خشکسالی‌های هواشناسی و هیدرولوژیکی (آب‌های زیرزمینی) در دشت‌های فرادنبه و سفیددشت می‌باشد. جهت بررسی خشکسالی هواشناسی از داده‌های بارش ماهانه ایستگاه‌های سینوپتیک استان چهارمحال و بختیاری و به منظور بررسی خشکسالی‌ آب‌های زیرزمینی دشت‌های فرادنبه و سفیددشت از داده‌های تراز آب 19 حلقه چاه مشاهداتی استفاده شد. همچنین به منظور پایش خشکسالی هواشناسی از شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی دشت‌های سفیددشت و فرادنبه از شاخص منبع آب زیرزمینی (GRI) استفاده گردید. نتایج این بررسی‌ها نشان داد که شاخص‌های دورپیوند NAO و IOD دارای بالاترین همبستگی معنی دار با بارش و شاخص SPI بوده و بیشترین اثر را بر بارش و خشکسالی منطقه مورد مطالعه داشته‌اند. همچنین دو شاخص IOD و ENSO همبستگی منفی و معکوس با شاخص GRI داشته‌اند. به طور کل می‌توان گفت تفاوت زمان پاسخ خشکسالی‌های هواشناسی و آب زیرزمینی در میزان تأثیرپذیری آن از رخدادهای دورپیوندی نقش مستقیم دارد. به طوری که پدیده NAO که دوره تناوب کمتری نسبت به النینو و IOD دارد، بیشتر با خشکسالی هواشناسی که دارای زمان پاسخ کمتر است، ارتباط معنی دار دارد و خشکسالی هیدرولوژیکی که زمان پاسخ طولانی‌تری دارد بیشتر متأثر از دورپیوند النینو است که زمان تناوب بیشتری دارد. پدیده MJO که کمترین دوره تناوب را در بین پدیده‌‌های دورپیوند مطالعه شده دارد، هیچ ارتباط معنی داری بر خشکسالی‌های استان نداشته است.

چکیده فقدان ظرفیت‌های انطباقی برای تغییرات اقلیمی، کشاورزان فقیر را از تنوع بخشیدن به تولیدات کشاورزی باز می‌دارد. استراتژی‌های سازگاری با تغییرات اقلیمی می‌تواند خطر تولید مربوط به شوک‌های اقلیمی پیش‌بینی نشده را کاهش و امنیت غذایی، درآمد و معیشت کشاورزان را افزایش دهد. این مقاله به بررسی ظرفیت‌های سازگاری کشاورزان خرما برای سازگاری با استراتژی‌های تغییرات اقلیمی در جهت کاهش خطر تولید می‌پردازد. در این مطالعه 300 نمونه خرد مقیاس سطح مزرعه از کشاورزان خرما در بخش جنوب‌شرق ایران جمع آوری شده است. این نظرسنجی در دوره‌های بین مرداد و شهریور 1401 انجام شده است. ظرفیت سازگاری کشاورزان خرماکار با طبقه‌بندی کشاورزان به‌عنوان سازگارکننده‌های سطح بالا، متوسط و پایین با استراتژی‌های سازگاری با تغییرات اقلیمی به‌صورت کمی برآورد شده است. در این مطالعه، از تابع تولید کاب- داگلاس برای اندازه‌گیری اثرات ظرفیت‌های سازگاری کشاورزان بر تولید خرما استفاده شده است. نتایج به‌دست آمده بیانگر سطح متوسط سازگاری کشاورزان از نظر استراتژی‌های سازگاری با تغییر اقلیم و درجه ظرفیت سازگاری بوده است. کشاورزان با استراتژی-های عملیات‌ به باغی (خاک‌ورزی، گرده‌افشانی و مدیریت خوشه)، استفاده از کودهای شیمیایی و آلی، کنترل آفات و شیوه‌های هرس و نگهداری نسبت به سایر اقدامات از جمله کاشت انواع ارقام مقاوم به خشکی و شوری، بهبود شیوه‌های آبیاری و غیره، سازگاری بالاتری دارند. مقدار تولید محصول، تابعی از نیروی‌ کار، اندازه زمین کشاورزی، مصرف نهاده‌های کشاورزی و ظرفیت-های متفاوت سازگاری کشاورزان می‌باشد. این مطالعه توصیه می‌کند که کشاورزان بایستی به طور قابل توجهی خود را با استراتژی‌های سازگاری با تغییرات اقلیمی برای کاهش تولید خرما سازگار کنند. در نتیجه، کشاورزان خرما بایستی خدمات ترویجی بهتری را دریافت و رویه کشاورزی فعلی را برای دستیابی به وضعیت سازگاری بالاتر تغییر دهند.

چکیده چگالی میوه در محصولات کشاورزی بر روی کیفیت محصول و در نتیجه نگهداری و انبارداری محصولات موثر است. برای بررسی تغییرات چگالی میوه زیتون، مطالعه‌ای در باغ زیتون 20 ساله با رقم روغنی طی دو سال زراعی متوالی 1399 و 1400 در قالب تیمارهای با پنج سطح آبیاری (به‌ترتیب 25 درصد نیاز آبی زیتون 1I، 50 درصد نیاز آبی زیتون 2I، 75 درصد نیاز آبی زیتون 3I، 100 درصد نیاز آبی زیتون 4I و 125 درصد نیاز آبی زیتون 5I) وسه سطح شوری (آب شور چاه مورد استفاده کشاورزی در منطقه، 1S با dS/m 5/7– 5/3EC =، تلفیق 50 درصدی از آب چاه و آب آشامیدنی منطقه، 2S و آب شیرین(شرب منطقه)، 3S با dS/m 35/1– 8/0EC =)، با سه تکرار به‌صورت طرح آزمایشات فاکتوریل، در قالب بلوک‌های کامل تصادفی انجام شد. تیمار IS نماینده شاهد بود. مشخصه‌های وزن و حجم میوه زیتون در بازه‌های زمانی مختلف (هفت مرتبه) از ظاهر شدن میوه (خردادماه) الی برداشت میوه جهت تولید روغن (آذرماه) بررسی و اندازه‌گیری شد. به‌طور کلی نتایج نشان داد که آب آبیاری نرمال (4I و 5I) و کیفیت مناسب (2S و 3S) باعث افزایش وزن و حجم میوه زیتون و تغییر در چگالی میوه زیتون می‌شود. اثر متقابل شوری و آبیاری بر روی میزان چگالی میوه زیتون در سطح پنج درصد در هر دو سال مطالعه معنی‌دار شد. در سال 1399، در تیمارهای مختلف آبیاری از 2I تا 5I، تغییرات چگالی میوه در دوره دوم رشد میوه در سطح شوری (1S) نسبت به سطوح شوری دیگر (2S و 3S) بیشتر شد. در همین بین، بیشترین و کمترین مقدار به‌ترتیب مربوط در تیمارهای آبیاری 2I و 3I بود. درسال 1399، بیشترین چگالی ( gr/cm1356/1) در سطح شوری بالا (1S) و در تیمار آبیاری کم (I) مشاهده گردید. در سال 1400، در تمامی تیمارهای آبیاری بیشترین مقدار چگالی میوه (gr/cm1105/1) در دوره اول رشد مربوط به سطح شوری 1S و در مرحله دوم رشد نسبت به دیگر سطوح شوری کمتر شده (با شیب ملایم) است. در همین سال، در مرحله دوم از رشد میوه زیتون، تیمار IS بیشترین مقدار (gr/cm0753/1) و در تیمار IS کمترین مقدار چگالی میوه (gr/cm9899/0) را به خود اختصاص دادند. با وجود اینکه کیفیت و کمیت پایین آب آبیاری (1S و 1I و 2I) باعث کاهش وزن و حجم میوه زیتون می‌شود اما در بهبود کیفیت روغن مناسب است و روی چگالی میوه زیتون تاثیرگذار خواهند بود.

چکیده در این پژوهش هدف اصلی ارزیابی آسیب‌پذیری آب‌های زیرزمینی بر اساس آسیب شبکه انتقال سوخت شهری در برابر وقوع زلزله بوده‌است. دراین‌راستا مطالعه موردی بر روی سیستم انتقال سوخت شهر تهران و آبخوان دشت تهران-کرج انجام شده‌است. به منظور ارزیابی آسیب لرزه‌ای خط‌لوله سوخت مدفون تهران براساس مشخصات اجزای شبکه انتقال سوخت، سه سناریوی احتمالی زلزله در منطقه مورد مطالعه قرار گرفت. برای ارزیابی آسیب در خط‌لوله، مدلی جامع با استفاده از روش یادگیری ماشین توسعه داده شده‌است. این مدل قابلیت ارزیابی و پیش‌بینی آسیب و نوع آسیب (نشتی، شکست کامل) در خط‌لوله را دارد. همچنین ارزیابی آلودگی آبخوان با بهره‌گیری از مدل DRASTIC انجام شده‌است. نتایج نشان داد که مدل ارزیابی آسیب لرزه‌ای خط‌لوله براساس روش یادگیری ماشینی عملکرد خوبی در پیش‌بینی آسیب لرزه‌ای شبکه انتقال سوخت دارد به طوری که ریشه میانگین مربع خطا (RMSE) و ضریب همبستگی (R) برای داده‌های آزمون به ترتیب برابر با 004/0 و 99/0 بود. نتایج این تحقیق نشان داد که میزان خسارت وارده به شبکه انتقال سوخت تهران بر اساس سناریوی زلزله با بزرگای 6 ریشتر، 24 نشتی و 6 خرابی و بر اساس سناریوی با بزرگای زلزله 7 ریشتر 27 نشتی و 8 خرابی بوده‌است با ارزیابی نتایج نقشه‌های آلودگی سفره‌های زیرزمینی حاصل از مدل DRASTIC مشخص گردید که 40 درصد آبخوان تهران دارای پتانسیل آلودگی متوسط و 15 درصد دارای پتانسیل آلودگی پایین در سناریوی لرزه‌ای با بزرگای 6 ریشتر بوده‌است همچنین 52 درصد دارای پتانسیل آلودگی متوسط و 19 درصد دارای پتانسیل آلودگی پایین در سناریوی لرزه‌ای با بزرگای 7 ریشتر بوده‌است مدل توسعه‌یافته (مدل ارزیابی آسیب لرزه‌ای آب‌های زیرزمینی) می‌تواند در سایر موارد مشابه و به عنوان بستری برای تحلیل‌های تکمیلی بیشتر مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده تهیه خط ایزوتوپی آب جوی محلی و معادله آن در یک منطقه در تعیین منشا توده هوایی تاثیرگذار بر منطقه کاربرد دارد و به عنوان اساس و مبنایی برای مطالعه دقیق‌تر منابع آبی به کار گرفته می‌شود. بر اساس مطالعات صورت گرفته در این پژوهش برای نخستین بار خط آب جوی در منطقه زاگرس میانی به صورت رابطه =7.27 δ18O+12.80 δD با همبستگی 92 درصد تعیین گردید، که این خط ایزوتوپی بارش برای تمامی مطالعات ایزوتوپی در این گستره در آینده کاربرد خواهد داشت. همچنین در این مطالعه رابطه بین تغییر در ترکیب مقادیر ایزوتوپی با تغییر ارتفاع، دما مقدار بارش، دوتریوم مازاد و هدایت الکتریکی مشخص گردید. به طوریکه به ازای هر 100 متر افزایش ارتفاع، به ترتیب 0.49 و 2.16 پرمیل کاهش در مقدار اکسیژن 18 و دوتریوم نمونه‌های بارش وجود دارد. با هر 5 درجه سانتی‌گراد افزایش دما به ترتیب حدود 0.9 و 4.0 پرمیل افزایش در مقدار ایزوتوپ‌های اکسیژن 18 و دوتریوم نشان داده شده است. علاوه بر این به ازای هر 20 میلی‌متر افزایش بارش حدود 1.3 پرمیل اکسیژن 18 و حدود 10.1 پرمیل دوتریوم نمونه‌های بارش کاهش پیدا می‌کند. افزایش مقدار دوتریوم مازاد و کاهش مقادیر ایزوتوپی δ18O و δD بارش در محدوده مطالعاتی نیز نشان دهنده منشا مدیترانه‌ای توده‌های هوا می‌باشد. همچنین مقدار هدایت الکتریکی نمونه‌های بارش با مقدار ایزوتوپ‌های اکسیژن 18 و دوتریوم این نمونه‌ها رابطه مستقیم دارد، به طوریکه با افزایش 20 میکروزیمنس بر سانتی‌متر هدایت الکتریکی، به ترتیب حدود 1.45 و 9.40 پرمیل مقادیر ایزتوپ‌های اکسیژن 18 و دوتریوم نمونه‌های بارش نیز افزایش می‌یابد.

چکیده سرریزهای کنگره‌ای طول مؤثر بیشتری نسبت به سرریزهای خطی دارند و می‌توانند دبی بیشتری در مقایسه با سرریزهای خطی را از خود عبور دهند. در این پژوهش به بررسی عددی و مقایسه راندمان سرریزهای کنگره‌ای مثلثی و قوسی با استفاده از نرم افزار FLOW 3D با استفاده از مدل RNG k-ε پرداخته شد. برای انجام این‌کار سرریزهای کنگره‌ای مثلثی و قوسی با نسبت بزرگنمایی 2، 3 و 4 شبیه‌سازی شد. بررسی‌ها نشان داد که با افزایش نسبت هد آب (H_T⁄P) و نسبت بزرگنمایی (L/W)، تداخل تیغه‌های ریزشی و استغراق موضعی افزایش یافته و سبب کاهش ضریب دبی می‌شود. به طوریکه به ترتیب در سرریز کنگره‌ای مثلثی و قوسی، با افزایش نسبت هد آب از 1/0 به 1 حداکثر تا 38% و 39% و با افزایش نسبت بزرگنمایی از 2 به 4 حداکثر تا 29% و 37% کاهش ضریب دبی بوجود می‌آید. از طرفی سرریزهای کنگره‌ای قوسی در نسبت بزرگنمایی ثابت، ضریب دبی کمتری تا حداکثر 14% نسبت به سرریز کنگره‌ای مثلثی دارند. دلیل این مساله زاویه کمتر سرریز کنگره‌ای قوسی با جدار کانال نسبت به سرریز کنگره‌ای مثلثی می‌باشد که سبب برخورد تیغه‌های ریزشی به جدار کانال و همچنین ایجاد استغراق موضعی بیشتر در سرریز قوسی می‌شود. همچنین زاویه برخورد جت‌های جریان در راس سرریز قوسی بیشتر از سرریز مثلثی می‌باشد که سبب آشفتگی بیشتر جریان و کاهش ضریب دبی خواهد شد.

چکیده به دلیل اهمیت داده‌های تبخیر از تشت در برآور نیاز آبی گیاهان و همچنین تخمین حجم هدررفت آب از مخازن آب سطحی و همچنین فقدان این داده‌ها در بسیاری از مناطق، بررسی و یافتن روش‌های جدید و کارآمد جهت برآورد میزان تبخیر از تشت، می‌تواند در مدیریت منابع آب موثر باشد. در این پژوهش از دو مدل ماشین‌ بردار پشتیبان (SVM) و مدل با حافظه مدت بلند کوتاه‌ (LSTM) و همچنین سه روش تجربی مایر، سازمان عمران آمریکا و ایوانف جهت برآورد تبخیر از تشت در استان کهکیلویه و بویراحمد استفاده شد. برای این منظور، داده‌های تبخیر واقعی در مقیاس روزانه برای 6 ایستگاه‌ دهدشت، امامزاده‌جعفر، لیکک، دوگنبدان، سی‌سخت و یاسوج و در دوره آماری 14 تا 39 ساله منتهی به سال 2023، از سازمان هواشناسی کشور تهیه و به‌عنوان متغیر وابسته در مدل‌ها مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از 12 پارامتر هواشناسی شامل بارندگی، سرعت باد، دمای حداکثر و حداقل، ابرناکی، دمای خاک، حداکثر و حداقل رطوبت نسبی، میانگین دمای نقطه شبنم، فشار سطح دریا، تابش خورشیدی و میانگین فشار بخار واقعی نیز به‌عنوان متغیر مستقل استفاده گردید. نتایج نشان داد مقادیر خطای برآورد تبخیر در 6 ایستگاه مورد مطالعه برای مدل‌های تجربی بسیار بالا (حداقل مقدار خطا 27 درصد) و نتایج از نظر شاخص عملکرد مدل (ضریب نش) غیر قابل قبول می‌باشند. این امر ضرورت استفاده از مدل‌های دیگر در این استان را روشن می‌کند. نتایج ارزیابی دو مدل SVM و LSTM نشان داد، مدل SVM با خطای 16 درصد در مرحله آموزش و 18 درصد در مرحله آزمون، نتایج دقیقتری نسبت به مدل LSTM دارد. مقدار خطای برآورد تبخیر در این دو مرحله، در مدل LSTM به ترتیب برابر 23 و 24 درصد بدست آمد. در نهایت می‌توان نتیجه گرفت که، استفاده از مدل‌های قدرتمند مانند SVM که بر مبنای روابط ریاضی- آماری، قابلیت تشخیص و شبیه‌سازی رفتارهای پیچیده و غیرخطی متغیرهای اقلیمی را دارند، می‌تواند دقت تخمین تبخیر از تشت را در مناطق فاقد تشت تبخیر، افزایش دهد.

چکیده سرریز‌های تاج دایره‌ای از سرریزهای مطمئن جهت استفاده در کانال‌ها می‌باشند که به صورت عمود بر جریان یا به صورت زاویه دار(مورب) نسبت به راستای جریان احداث می‌شوند. سرریزهای زاویه دار جهت افزایش طول مؤثر سرریز و افزایش ظرفیت آبگذری استفاده میشوند. در این مقاله به کالیبراسیون ضریب دبی سرریز تاج دایره‌ای مورب تحت تغییر پارمتر ارتفاع سرریز تحت شرایط جریان غیردائمی پرداخته شده است. برای این منظور سه سرریز تاج دایره‌ای مورب به ارتفاع 15،10و20 سانتی‌متر تحت الگوهای مختلف تغییر دبی در فلوم تحقیقاتی به طول 10 متر و عرض 6/0 متر مورد بررسی قرار گرفته اند. این فلوم دارای دستگاه پی ال سی برای تنظیم دبی و ثبت داده های دبی و عمق جریان می‌باشد. نتایج با استفاده از الگوریتم ژنتیک تحلیل شده و مقادیر ضریب دبی کالیبره شده در شرایط جریان آزاد غیردائمی تحت الگوهای مختلف تغییر دبی محاسبه شده است. نتایج تحلیل داده های آزمایشگاهی حاکی از آن بوده که با افزایش ارتفاع سرریز و همچنین نسبت ارتفاع آب بالادست سرریز به ارتفاع سرریز، ضریب دبی جریان غیردائمی کاهش می‌یابد. همچنین مقدار ضریب دبی جریان غیردائمی تحت شرایط مختلف ارتفاع جریان بالادست و ارتفاع سرریز و الگوی تغییر دبی بین 5/٠ تا 5/1 متغیر بوده است..

چکیده امروزه مدیریت منابع بخصوص منابع آب به دلیل ضرورت رسیدگی به مسائل چالش برانگیز موجود بین بخش عرضه و تقاضا، وظیفه ای حیاتی برای مدیران و برنامه ریزان است. آب، انرژی و غذا برای آسایش انسان، کاهش فقر و توسعه پایدار ضروری است و جز جدایی‌ناپذیر زندگی انسان ها هستند. ایران در شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک قرار دارد و میانگین نزولات جوی در آن بسیار کم است. بنابراین اعمال مدیریت صحیح از منابع آب برای تامین غذا در آینده، با توجه به شرایط کمبود و بحران آب بسیار حائز اهمیت است. در این پژوهش دو منطقه در غرب کشور (میاندربند و اشترینان) با هدف ارزیابی و مقایسه تفاوت‌های مدیریت زراعی که تفاوت عملکرد کشاورزان در کشت‌های یکسان با آب و هوای مشابه می‌باشد، جهت کشاورزی پایدار با همبست آب، غذا و انرژی‌ ، بررسی گردید. همبست شامل شش شاخص آب مصرفی، انرژی مصرفی، بهره‌وری آب، بهره‌وری انرژی، بهره‌وری اقتصادی آب و بهره‌وری اقتصادی انرژی می‌باشد که نتیجه نهایی از طریق وزن‌دهی و میانگین این شاخص‌ها منتج می‌گردد. اطلاعات مورد استفاده از طریق مصاحبه با 43 نفر از کشاورزان، مشاهدات میدانی، ارگان‌های زیربط و نرم‌افزار NETWAT حاصل شده است. در این مطالعه سه محصول گوجه‌فرنگی، سیب‌زمینی و خیار که در دو منطقه کشت غالب هستند، مورد ارزیابی قرار گرفته شد. شاخص گوجه‌فرنگی، خیار و سیب‌زمینی در میان‌دربند به ترتیب 87/0، 49/0، 24/0 و در اشترینان به ترتیب 96/0، 48/0و 33/0 می‌باشد. در هر دو منطقه بر مبنای شاخص آب، غذا و انرژی کاشت گوجه‌فرنگی بهترین شرایط را داراست. پیشنهاد می‌شود جهت اصلاح الگوی کشت با درنظر گرفتن همبست به عنوان ابزاری مدیریتی که جوانب مصرف آب و انرژی و امنیت غذا را در نظر می‌گیرد، استفاده شود.