رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست

چکیده هدف: هدف اصلی این پژوهش، محاسبه بیلان منابع آب و ارزیابی پتانسیل آبی منطقه، به منظور دستیابی به حفاظت و بهره‌برداری بهینه از منابع آب کشور برای تأمین نیازهای آتی است. به‌طور خاص، این مطالعه به محاسبه بیلان آب برای سال آماری ۱۳۹۷-۱۳۹۶ در سه محدوده مطالعاتی کاشان، موته و گلپایگان و مقایسه کسری بیلان محاسبه‌شده با آخرین گزارش رسمی شرکت آب منطقه‌ای استان اصفهان پرداخته است.
مواد و روش­ها: بیلان آب در این پژوهش برای سال آماری ۱۳۹۷-۱۳۹۶ در محدوده‌های کاشان، موته و گلپایگان محاسبه گردید. این امر با تحلیل منابع آبی (سطحی و زیرزمینی) و مصارف (با تمرکز بر بخش کشاورزی) انجام شد. در نهایت، کسری بیلان حاصل‌شده برای هر سه محدوده، با آخرین گزارش رسمی شرکت آب منطقه‌ای استان اصفهان مقایسه گردید.
نتایج و بحث: نتایج تحلیل بیلان آب در محدوده‌های مطالعاتی نشان ­می­دهد که 1) مهم‌ترین منابع سطحی (از جمله رودخانه) در میان این سه محدوده، مربوط به گلپایگان است، 2) در هر سه محدوده، بخش کشاورزی بیشترین سهم را در مصارف دارد و اصلی‌ترین مصرف‌کننده آب زیرزمینی محسوب می‌شود، 3) بیشترین تخلیه آب زیرزمینی در محدوده گلپایگان رخ داده و همین عامل، سبب ایجاد بیشترین کسری بیلان در این محدوده شده است و 4) کسری بیلان محاسبه‌شده در سال آماری ۱۳۹۷-۱۳۹۶ در سه محدوده کاشان، موته و گلپایگان به ترتیب ۳۰-، 61/0- و ۴۰- میلیون مترمکعب بوده است.
نتیجه‌گیری: بر اساس کسری بیلان منفی و قابل توجه در هر سه محدوده (به‌ویژه گلپایگان)، محدودسازی فوری بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی در این مناطق ضروری است. همچنین، برای استفاده بهینه از پتانسیل سطحی منطقه، به‌ویژه در گلپایگان، تأسیس و راه‌اندازی ایستاه‌های هیدرومتری جدید پیشنهاد می‌شود.

چکیده در این پژوهش، با استفاده از سه مدل یادگیری ماشین شامل ماشین بردار پشتیبان (SVM)، برنامه‌ریزی بیان ژن (GEP) و شبکة عصبی مصنوعی (ANN) میزان تبخیر و تعرق مرجع در ایستگاه باجگاه در استان فارس با استفاده از عناصر اقلیمی شامل دما (T)، رطوبت (H)، سرعت باد (WS)، تعداد ساعات آفتابی (SH) و بارش (P) انجام شده است.
برای تعیین بهترین ترکیب ورودی برای مدل‌های یادگیری ماشین، از گاما تست استفاده شد. این آزمون برای تعیین تاثیر میزان هر یک از متغیرهای مستقل بر روی متغیر وابسته مورد استفاده قرار می‌گیرد. سهم فرآیندهای آموزش و آزمون از داده‌ها به ترتیب 70 درصد (شامل 5370 داده) و 30 درصد (2300 داده) در نظر گرفته شدند. با استفاده از این داده‌ها، پارامترهای تنظیمی هر یک از مدل‌ها برای رسیدن به بهینه‌ترین خروجی محاسبه شدند. ارزیابی عملکرد مدل‌ها با چهار شاخص RMSE (مجموع مربعات میانگین خطا)، MAE (میانگین خطای مطلق)، R2 (ضریب تبیین) و DDR (نسبت تفاوت توسعه داده شده) انجام شدند.
طبق نتایج به دست امده مشخص شد هر سه مدل قادر به پیش‌بینی مقدار ETO با مقادیر دقت نسبی مختلف هستند اما در این میان مدل GEP بیشترین دقت و کمترین خطا را به خود اختصاص داد. برای مدل GEP با ساختار سه ژن، مقدار شاخص‌های ارزیابی عملکرد (RMSE, MAE, R2, ETO(DDR)MAX) در گام آموزش برابر با (42/4، 98167/0، 2219/0، 2752) و در گام آزمون (54/8، 9907/0، 1515/0، 1985/0) به دست آمدند. مدل‌های SVM و ANN در رتبه‌های بعدی شبیه‌سازی قرار گرفتند.

چکیده هدف: هدف مطالعه کنونی، بررسی تأثیر خشکسالی و ترسالی بر کیفیت و کمیت آب زیرزمینی شهرستان کلاله بود.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق برای بررسی دوره‌های ترسالی و خشکسالی در یک دوره آماری 15 ساله (1385- 1399) از شاخص بارش استاندارد (SPI) و برای بررسی وضعیت سطح آب زیرزمینی از شاخص سطح آب استانداردشده (SWI) و اطلاعات 10 حلقه چاه عمیق و نیمه عمیق (1385- 1399) استفاده شد. همچنین پارامترهای کیفی 10 حلقه چاه شامل K⁺ ، Na⁺ ، Mg²⁺ ،Ca²⁺  ،SO₄^2- ، Cl^- ،HCO₃^- ،pH  ، SAR، TDS و EC  استفاده شد. برای تجزیه تحلیل آماری از نرم­افزار اکسل و SPSS  و برای بررسی اثر خشکسالی و ترسالی بر نوسان سطح آب زیرزمینی و فاکتورهای کیفی از ضریب همبستگی پیرسون استفاده گردید.
نتایج و بحث: بررسی وضعیت خشکسالی شهرستان کلاله با SPI حاکی از آن بود که شدیدترین خشکسالی‌ها در سال‌های 1386، 1389 و 1396 و مرطوب­ترین سال‌ها نیز در سال‌های 1385و 1397 رخ داده است.  نتایج تحقیق نشان داد که با افزایش شدت خشکسالی و ترسالی، سطح آب‌های زیرزمینی  عمیق و نیمه­عمیق به­ترتیب کاهش و افزایش یافت. همچنین نتایج همبستگی بین متغیرهای SWI و متغیرهای کیفی آب نشان داد که بین هیچکدام از متغیرهای کیفی آب و شاخص خشکسالی هیدرولوژیکی همبستگی معنی­دار وجود ندارد. در متغیر SPI نیز فقط بین اسیدیته و شاخص خشکسالی هواشناسی ارتباط معنادار وجود داشت.
 نتیجه‌گیری: کیفیت آب آشامیدنی شهرستان کلاله در طی دوره مطالعاتی دارای کیفیت متوسطی بوده و تنها کیفیت آب چاه باینال از نظر شرب نامناسب بود. آب تمامی چاه­ها به­جز چاه دهنه از نظر مصارف کشاورزی دارای وضعیت مطلوب و قابل قبولی بود. نتیجه این تحقیق نشان می­دهد، وقوع دوره‌های خشکسالی و ترسالی در منطقه مورد مطالعه اثرات قابل توجهی در کیفیت آب‌های زیرزمینی عمیق و نیمه­عمیق ندارد، هرچند که نیاز است در زمان­های رخداد خشکسالی تمهیداتی برای کاهش استفاده از منابع آب­های زیرزمینی اندیشده شود و در زمان­های ترسالی با انجام اقداماتی شرایط را برای افزایش نفوذپذیری آب بارندگی­ها برای تغذیه منابع آب زیرزمینی فراهم گردد.

چکیده هدف: اندازه‌گیری دقیق دبی جریان در کانال‌های روباز یکی از چالش‌های اساسی در مهندسی هیدرولیک است که نقش کلیدی در مدیریت منابع آب و طراحی سازه‌های هیدرولیکی ایفا می‌کند. این پژوهش با هدف توسعه یک مدل هیدرولیکی دقیق برای تخمین دبی جریان در فلوم‌های SMBF (Simple Modified Baffle Flume) از طریق ترکیب آزمایش‌های آزمایشگاهی و شبیه‌سازی عددی با نرم‌افزار Flow3D انجام شد.
روش‌ها: آزمایش‌ها در یک کانال مستطیلی با 27 دبی مختلف (5 تا 50 لیتر بر ثانیه) و چهار نسبت تنگ‌شدگی (342/0، 467/0، 561/0 و 726/0) اجرا شد. شبیه‌سازی‌های عددی با استفاده از مدل آشفتگی (RNG) و روش حجم سیال (VOF) در نرم‌افزار Flow3D انجام گرفت. مدل عددی با داده‌های آزمایشگاهی کالیبره شد و دقت آن با معیار میانگین قدر مطلق خطای نسبی (MARE) ارزیابی گردید.
نتایج: نتایج نشان داد که با اعمال ضرایب تصحیح انرژی کالیبره‌شده (K بین 95/0 تا 05/1)، MARE به 85/4% کاهش یافت، که بیانگر بهبود 47/2% نسبت به روش‌های پیشین است. افزایش نسبت تنگ‌شدگی از 342/0 به 726/0، عدد فرود را تا 5/32% و انرژی جنبشی آشفتگی را تا 20% افزایش داد.
نتیجه‌گیری: این پژوهش با ارائه یک مدل عددی دقیق و ضرایب تصحیح نوین، رویکردی کارآمد و پایدار برای بهینه‌سازی طراحی فلوم‌های SMBF و افزایش دقت تخمین دبی ارائه داد. پیشنهاد می‌شود در مطالعات آتی، اثرات جریان مستغرق بررسی شود.

چکیده با توسعه پروژه‌های آبخیزداری و کمبود مصالح، نیاز به استفاده از مصالح مناسب، در دسترس و ارزان بیشتر می‌شود. خاک-سیمان یکی از مصالحی است که به این منظور چندین دهه استفاده شده لیکن تاثیر میکروسیلیس و حرارت محیط بر پارامترهای مقاومت و پایداری این مخلوط کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش خاک و آب مورد استفاده از حوضه بالادست سد کرخه تهیه شد. آزمایش‌های مشخصات فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی خاک و آب طبق استاندارد های ASTM انجام شد. مخلوط‌های استوانه‌ای مختلف خاک- سیمان- میکروسیلیس تحت رطوبت بهینه مخلوط به روش آشتو اصلاحی ساخته شد. آزمایش‌های تر و خشک شدن و مقاومت فشاری نمونه‌های 7، 14 و 28 روزه در دمای °C27 و °C40 و شرایط رطوبتی 7 و 14 روزه طبق استاندارد‌های ASTM انجام شد. تحلیل نتایج با نرم افزار آماری SAS نشان داد سیمان، میکروسیلیس و بخصوص حرارت تاثیر بسزایی در افزایش مقاومت و دوام مخلوط دارند و طبق ضوابط USBR از کلیه مخلوط‌های مورد بررسی در احداث پروژه‌های آبخیزداری می‌توان استفاده کرد. همچنین نتایج تحقیق نشان داد که امکان احداث سدهای آبخیزداری با استفاده از مخلوط خاک – سیمان – میکروسیلیس با هزینه حدود 50 درصد سنگ و سیمان و یا بتن وجود دارد که می تواند تحولی شگرف برای احداث سدهای آبخیزداری در آینده باشد و همچنین استفاده از این مخلوط باعث کاهش تخریب های زیست محیطی و استفاده از خاک موجود در محل احداث سدها و همچنین باعث افزایش سرعت در اجرای عملیات آبخیزداری می شود.

چکیده هدف: خاک‌های حاوی مقدار قابل توجه رس، از نگاه مهندسی عمران از دسته خاک‌های مشکل آفرین در پروژه‌ها محسوب می‌شوند لذا بهسازی این نوع خاک ها برای استقرار سازه با به­کارگیری مواد بهسازکننده خاک الزامی است.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق به­منظور بررسی آزمایشگاهی تاثیر نانو آهک - هیدروکسید کلسیم Ca(OH)₂ - و خاکسترتفاله­ نیشکر (باگاس) بر ویژگی‌های مقاومتی خاک­ها، آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده انجام شد. برای ساختن نمونه­ها جرم ویژه خشک بیشینه و رطوبت بهینه انتخاب گردید. آزمایش­های مورد نظر بر روی نمونه­هایی از رس، مخلوط رس و نانوآهک، مخلوط خاک رس و باگاس، مخلوط رس وآهک  در درصدهای وزنی 3 ، 5 و 7 وزن خاک خشک و ترکیبی از هر دو ماده نانو آهک و خاکستر تفاله نیشکر در درصد­های مشخص شده و در دوره عمل‌آوری 7 و 28 روزه انجام شد.
نتایج و بحث: نتایج حاصل از آزمایش‌ها نشان داد که استفاده از نانو آهک و خاکستر تفاله نیشکر و آهک برای تثبیت خاک، سبب افزایش مقاومت خاک می‌شود. در آزمایش مقاومت فشاری محدودنشده نمونه­های تثبیت­شده با نانوآهک در مقایسه با نمونه‌های تثبیت­شده با آهک افزایش مقاومت بیشتری داشتند و بیشترین مقدار افزایش مربوط به نمونه 5 درصد افزودنی در دوره عمل­آوری 7 روزه است.
نتیجه‌گیری: در استفاده ترکیبی از نانوآهک و خاکستر تفاله نیشکر در مقایسه با نانو آهک، مقاومت به­دست­آمده کاهش داشته است.

چکیده هدف: به منظور بررسی کیفیت منابع آب و اثرات آن بر سلامت انسان شاخص‌های مختلف با بکارگیری پارامترهای فیزیکی و شیمیایی از جمله pH، EC، سختی کل (TH)، نیترات و ... کیفیت آب و ریسک ناشی از مصرف آب آلوده را با یک عدد مشخص می‌کنند و نتایج به صورت کیفی نیز تفسیر می‌شود تا درک آن برای عموم مردم راحت باشد.
مواد و روش‌ها:در این پژوهش، منابع آب آشامیدنی شهر صحنه در شبکه توزیع مورد نمونه‌برداری قرار گرفت.این نمونه‌های از مناطق مختلف شهر جمع‌آوری شدند و در شرایط استاندارد به آزمایشگاه انتقال یافتند. برای نمونه‌های جمع‌آوری شده pH، EC،سختی کل (TH) و نیترات اندازه‌گیری شد. به منظور بررسی وضعیت نمونه‌ها از نظر این پارامترها در مقایسه با استانداردهای موجود، میانگین این پارامترها با استاندارد ملی ایران و استاندارد WHO مقایسه شد.
نتایج: بر اساس نتایج به دست آمده از شاخص‌های کیفیت WQI و WAWQI، منابع آب شرب شهر صحنه از کیفیت عالی برخوردار و همه پارامترها در محدوده استاندارد بودند.با این وجود در 62 درصد نمونه‌ها EC، در 79/13 درصد نمونه ها pH و در 34/10 درصد نمونه ها TH بالاتر از استاندارد بود.بر اساس شاخص IRCA،ریسک سلامت در 79/13 درصد از نمونه‌ها در سطح پرخطر و در 79/13 درصد در سطح خطر متوسط قرار داشتند.غلظت نیترات در تمام نمونه‌ها کمتر از استاندارد و خطر غیر سرطانزایی (HQ) کمتر از یک بود.
نتیجه‌گیری: میزان شاخص HQ به ترتیب در گروه‌های سنی به صورت نوزادان> کودکان> نوجوانان> بزرگسالان به دست آمد و نوزادان حساس‌ترین گروه به خطرات غیرسرطانزایی نیترات هستند.

چکیده هدف: برای مقابله کمبود آب، یکی از راهها، استفاده صحیح از آب­های نامتعارف نظیر آب‌های شور، زه آب اراضی کشاورزی بالادست و نیز پساب­های تصفیه­شده فاضلاب است. همچنین در صورت استفاده از آنها در سامانه­های آبیاری تحت فشار، همزمان با افزایش راندمان، می­توان کودآبیاری نیز انجام داد و در مصرف کود شیمیایی صرفه جویی نموده و در عین حال و از عوارض زیست محیطی مصرف بی­رویه کودهای شیمیایی جلوگیری نمود. مواد و روش­ها: از این رو در این تحقیق، آزمایشی به­صورت کرتهای دوبار خردشده کاملا تصادفی با 8 تیمار و سه تکرار در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان از پاییز 1398 تا بهار 1399 برای محصول کلزا انجام گردید. اثر کیفیت یا نوع آب آبیاری (W) در دوسطح و نوع سیسیتم آبیاری (T) در دو سطح و نحوه کودآبیاری (F) هم در دو سطح بر میزان عملکرد پارامترهای کلزا امتحان شد. نتایج و بحث: نتایج نشان داد که اثرات ساده کود آّبیاری (کود آبیاری (F1)، عدم کودآبیاری (F2)) در آب چاه (w1) و آب پساب (w2) در سیستم آبیاری قطره­ای سطحی (T1) و زیر سطحی (T2) در سطح احتمال یک در صد بر میزان ماده خشک، تعداد شاخه، تعداد غلاف (خورجین) و عملکرد معنی دار است. همچنین نتایج نشان داد که کاربرد پساب تصفیه­شده گرگان و نحوه آبیاری قطره­ای بر پارامتر های عملکردی کلزا در سطح احتمال 5 درصد معنی­دار نشد. کودآبیاری نیز بر وزن هزار دانه  در سطح 5 در صد معنی­دار نیست.  همچنین اثرات ساده تیمار نوع آب و شیوه آبیاری و کلیه اثرات متقابل اثر نوع آب در کودآبیاری (WF)، اثر نوع آب در نوع قطره چکان (WT)، اثر کودآبیاری، نوع قطره چکان (FT)، اثر نوع آب درکودآبیاری در نوع قطره چکان (WFT) در سطح احتمال 5 درصد بر کلیه پارامترهای عملکردی کلزا معنی­دار نشد. نتیجه­ گیری: براساس کلیه نتایج، استفاده از کودآبیاری به­همراه پساب می­تواند باعث افزایش برخی پارامترهای عملکردی کلزا شده است، اما باعث افزایش عملکرد وزن هزار دانه نشده است.

چکیده هدف: استفاده از سیستم تزریق آب از طریق جت­های متقابل و متقاطع در مقابل جریان آب عبوری از سرریز اوجی پس از مقطع واگرای ناگهانی باعث کاهش نوسانات فشار و تلاطم در طول کانال شده و جریان را یکنواخت کرده و در نتیجه پرش نامتقارن را کنترل می­نماید. مواد و روش ها: در این تحقیق پارامترهای جریان هیدرودینامیک در کانال با استفاده از ترکیب جت متقاطع با زوایای30، 45 و 90 درجه در دو ارتفاع 35 و 45 سانتیمتری از کف کانال و استفاده همزمان از جت متقابل با 5 جت به­صورت ثابت و با دبی 4 لیتر بر ثانیه به­صورت مجموع، با 3 عدد فرود 4/7، 7/8 و 5/9 بررسی شده است. نتایج و بحث: زمان تزریق جت، پارامتر β_L (پارامتری شبیه به ضریب بوسینسک در معادله مومنتوم) در پرش S تلاطم و پراکندگی کمتری نسبت به پرش T داشته و نشان می­دهد که استفاده از سیستم تزریق جت متقاطع می­تواند به­عنوان یک اتلاف­کننده جریان باعث یکنواختی جریان گردد. همچنین باعث می­گردد مومنتم جریان (β_L.v_m²) در مقطع واگرای ناگهانی در ابتدای کانال کاهش بسیار زیادی به سمت انتهای کانال داشته باشد. نتیجه­گیری: استفاده از سیستم جت متقاطع و جت متقابل با استفاده از زوایای مختلف می­تواند به­طور قابل ملاحظه­ای باعث کاهش تلاطم و فرسایش کانال شده و باعث کنترل پرش هیدرولیکی نامتقارن گردد و توزیع سرعت جریان را در طول کانال یکنواخت نماید.  

چکیده هدف: افزایش تقاضا برای مصارف آب در چنددهه ‌اخیر، باعث افزایش برداشت از منابع آب‌ زیرزمینی شده است که این امر باعث افت ‌سطح آبهای زیرزمینی و تغییرکیفیت، و در نوار‌ ساحلی باعث نفوذ آب شور به آبخوان‌های ساحلی شده است. هدف از این پژوهش، شبیه‌سازی سیستم جریان آب زیرزمینی آبخوان ساحلی قالقاچی و بررسی پیشروی جبهه ‌شور دریاچه به آبخوان از طریق تهیه مدل کیفی است. مواد و روش‌ها: برای این منظور، از نرم­افزار GMS  برای مدل­سازی کمی آبخوان و از کد عددی انتقال جرم MT3DMS برای ارزیابی نفوذ جبهه آب‌شور به آبخوان استفاده‌ شد. تهیه مدل کیفی براساس غلظت یون Cl مربوط به تعداد 16 نمونه آبهای برداشت­شده از منطقه مورد مطالعه انجام شد. نتایج و بحث: بر اساس نتایج به­دست­آمده از مراحل واسنجی و صحت­سنجی مدل جریان در شرایط ناپایدار و انطباق خوب مقادیر سطح آب محاسباتی و مشاهداتی با  RMSE کمتر از 14/1 متر، مدل تهیه­شده از دقت و صحت کافی برای شبیه‌سازی جریان و استفاده از آن برای تهیه مدل انتقال آلاینده برخوردار است. نتایج حاصل از مدل نشان می­دهد که بیلان آبی آبخوان منفی بوده و کاهش در حجم ذخیره آبخوان وجود دارد. براساس نتایج حاصل از مدل کیفی آبخوان، نفوذ آب شور از نوار ساحلی دریاچه به سمت مرکز دشت تا شعاع 3/2 کیلومتری اتفاق افتاده و باعث شوری منابع آب زیرزمینی گردیده به­طوری­که در برخی از چاه­­ها مقادیر EC به 9700 میکروزیمنس و Cl به 2389 میلی­گرم بر لیتر رسیده است. نتیجه‌گیری: به­دلیل مخروط افت­های ایجادشده ناشی از پمپاژ بی­رویه و افزایش عمق چاه­های بهره­برداری، نفوذ آب شور از نوار ساحلی دریاچه به سمت مرکز دشت اتفاق افتاده و باعث شوری منابع آب زیرزمینی گردیده است.

چکیده مقدمه: شاخص کیفیت آب (WQI) معیاری جامع است که با بهره‌گیری از مجموعه‌ای از پارامترهای فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و میکروبیولوژیکی، کیفیت آب‌های زیرزمینی را ارزیابی می‌کند. این پارامترها شامل منیزیم، کلسیم، سدیم، پتاسیم، کلرید، سولفات، نیترات، بی‌کربنات، هدایت الکتریکی، کل جامدات محلول، سختی و خاصیت اسیدی است. برای محاسبه شاخص WQI در این مطالعه، از داده­های نمونه‌برداری‌ در شهرستان‌های قروه و دهگلان استان کردستان استفاده شده است. یکی از مشکلات اصلی شاخص WQI، تعداد پارامترهای زیاد برای محاسبه آن است. نوآوری این تحقیق استفاده از ترکیبی از روش­های آماری و شبکه عصبی مصنوعی برای یافتن پارامترهای بهینه در برآورد مقادیر WQI است.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، ابتدا میزان همبستگی پارامترها در چاه­های آب ارزیابی می­شود و براساس آن، تعداد پارامترهای اولیه مستقل به دو مدل شبکه عصبی مصنوعی شناخته­شده، یعنی پرسپترون چندلایه (MLP) و تابع پایه شعاعی (RBF) به­عنوان پارامترهای ورودی و مقدار WQI به­عنوان پارامتر خروجی معرفی شدند.
 نتایج و بحث: نتایج این مطالعه نشان داد که با کاهش تعداد پارامترها به هشت عدد، مدل شبکه عصبی قادر بود با دقت بسیار زیاد (ضریب همبستگی 996/0 و RMSE  برابر با 83/7) مقدار شاخص WQI را پیش‌بینی کند. همچنین، مدل پرسپترون چندلایه عملکرد بهتری نسبت به مدل تابع پایه شعاعی ارائه داد.
 نتیجه‌گیری: بر اساس مقادیر شاخص WQI کیفیت آب‌های زیرزمینی در شهرستان دهگلان عمدتاً در محدوده کیفیت خوب و خیلی­خوب قرار دارد؛ درحالی­که در شهرستان قروه از غرب به سمت شرق و جنوب شرقی، کیفیت آب به­شدت کاهش یافته و از خیلی­خوب به خیلی­بد تغییر می‌کند.

چکیده هدف: تعیین عملکرد بهینه سامانه­ها با استفاده از مدلهای شبیه­سازی- بهینه­سازی امکان‌پذیر است. آبیاری سطحی که در قالب آبیاری کم‌فشار در زمره روش‌های نوین آبیاری هستند، با دریافت اعتبارات بلاعوض، مورد حمایت دولت قرار می‌گیرند. مواد و روش‌ها: در این تحقیق یک مدل واسنجی- شبیه­سازی- بهینه­سازی جدید برای آبیاری جویچه‌ای توسعه داده شد. در این مدل برای واسنجی پارامترهای معادله نفوذ SCS از داده‌های آزمایش نفوذ، برای شبیه­سازی هیدرولیک آبیاری سطحی (طراحی جویچه) از روش SCS و برای بهینه­سازی، از حل‌گر الگوریتم فراابتکاری PSO (particleswarm) استفاده شد. درنهایت در این مدل، شبیه‌سازی پس از شبیه‌سازی-بهینه‌سازی آبیاری جویچه‌ای انجام می‌شود. برای بهینه­سازی تابع هدف هیدرولیکی شامل کمینه­سازی ترکیب خطی سه شاخص عملکرد، از متغیرهای تصمیم دبی، طول و شیب استفاده شد. نتایج و بحث: مقایسه نتایج معادله نفوذ SCS با پارامترهای واسنجی‌شده با مقادیر نفوذ مشاهداتی، با R²=0.99، CRM=-0.002 و NRMSE=0.7%، نشانگر عملکرد مناسب واسنجی بود. نتایج شبیه‌سازی در سه مزرعه آزمایشی بیانگر بیش‌آبیاری با تلفات رواناب بود که منجر به تابع وضع موجود نامناسب شد. گرچه طراحی با کاهش دبی و بستن انتها تلفات را کاهش داد. پس از آن بهینه‌سازی با گزینه‌هایی نظیر کاهش دبی، افزایش طول و افزایش شیب تابع هدف را از 22/1 به 24/0 برای مزرعه 1، از 8/0 به 27/0 برای مزرعه 2 و از 22/0 به 11/0 برای مزرعه 3 کاهش (بهبود) داد.   نتیجه‌گیری: در مجموع متغیر تصمیم دبی بیشترین تأثیر را بر شاخص‌های عملکرد و تابع هدف نشان داد. درنهایت مدل پیشنهادی قادر به ارائه راهکارهای مدیریتی به‌منظور بهینه‌سازی آبیاری جویچه‌ای می‌باشد.

چکیده هدف: رطوبت خاک یکی از متغیرهای کلیدی چرخه آب محسوب می‌شود که نقش مهمی در تولیدات کشاورزی و پویایی اقلیم ایفا می‌کند. برآورد دقیق و پیش‌نگری آن به‌ویژه در مناطق نیمه‌خشک مانند استان قزوین، که فاقد شبکه پایش میدانی گسترده است، اهمیت بالایی برای مدیریت منابع آب دارد. با توجه به تأثیر روزافزون تغییر اقلیم، هدف پژوهش حاضر، ارزیابی توانمندی دو مدل منتخب از مدل‌های اقلیمی CMIP6 شامل ACCESS-CM2 و MPI-ESM1-2-LR در شبیه‌سازی رطوبت سطحی خاک تحت دو سناریوی مشترک اقتصادی-اجتماعی (SSP5-8.5, SSP1-2.6) است. این مطالعه خلأ مهمی را در زمینه پیش‌نگری این متغیر در استان قزوین پوشش می‌دهد.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق از داده‌های ماهانه رطوبت خاک سطحی (عمق ۰ تا ۷ سانتی‌متر) بانک داده بازتحلیل ERA5-Land برای دوره پایه (1985–2014) استفاده شد. خروجی دو مدل اقلیمی CMIP6 منتخب انتخاب و اصلاح اریبی با روش نسبت‌گیری خطی (LS) انجام شد. برای ارزیابی عملکرد مدل‌ها از شاخص‌های آماریRMSE، MAEو ضریب همبستگی پیرسون استفاده گردید. همچنین پیش‌نگری‌های اقلیمی برای دوره آینده نزدیک (2040–2021) تحت دو سناریوی مذکور انجام و تحلیل مکانی-زمانی روی آن‌ها صورت گرفت.
نتایج و بحث: بررسی الگوی توزیع مکانی رطوبت خاک در استان قزوین بر اساس داده‌های ERA5-land نشان داد بیشترین مقدار رطوبت خاک در ماه‌های ژانویه تا آوریل و اکتبر تا دسامبر وجود دارد. کمترین مقادیر به مناطق مرکزی و جنوب شرقی استان مربوط بود. پس از اصلاح اریبی، خروجی هر دو مدل به واقعیت نزدیک‌تر شد. مدل ACCESS در نمایش الگوی مکانی، به‌ویژه در مناطق کوهستانی، عملکرد بهتری نسبت به مدل MPI داشت. نتایج پیش‌نگری نشان داد که در سناریوی خوشبینانه، مقدار رطوبت خاک در فصل زمستان افزایش خواهد یافت، اما در تابستان کاهش یا تغییر اندکی مشاهده شد. در سناریوی بدبینانه، کاهش شدیدتری در فصل تابستان و اوایل پاییز مشاهده شد (کاهش تا ۳۵٪). بیشترین کاهش در ماه اکتبر مشاهده گردید.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که رطوبت خاک در ماه‌های گرم تحت تأثیر تغییر اقلیم کاهش خواهد یافت که این موضوع می‌تواند بر مدیریت آبیاری، پایش خشکسالی و عملکرد محصولات کشاورزی اثرگذار باشد. از جمله محدودیت‌های اصلی این پژوهش، نبود داده‌های میدانی در استان قزوین بود. استفاده از داده‌های ریزمقیاس‌شده در کنار منابع سنجش از دور و همچنین بهره‌گیری از روش‌های یادگیری ماشین می‌تواند دقت پیش‌نگری‌ها را افزایش دهد.

چکیده هدف: این مطالعه با هدف شناسایی ترکیبات ثانویه علف‌هرز مهاجم کاملینا و بررسی پتانسیل دگرآسیبی آن بر جوانه‌زنی، ویژگی‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی و فعالیت آنتی‌اکسیدانی شاهی انجام شد.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه، ترکیبات ثانویه کاملینا شامل فنل کل، فلاوونوئید کل و آنتوسیانین و همچنین فعالیت آنتی‌اکسیدانی آن به روش‌های استاندارد فیتوشیمیایی اندازه‌گیری شد. آزمایش زیست‌سنجی اثر عصاره علف‌هرز کاملینا بر شاهی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در سال 1402 انجام گرفت. اندام‌های ریشه، ساقه، برگ و سرشاخه گلدار به‌عنوان عامل اول و غلظت‌های 25، 50، 75 و 100 درصد عصاره آبی به‌عنوان عامل دوم در نظر گرفته شد.
 نتایج و بحث: مطابق یافته‌ها، درصد و سرعت جوانه‌زنی، رشد گیاهچه، محتوای کلروفیل، پرولین، قندهای محلول، فنل کل، فلاوونوئید کل و فعالیت آنتی‌اکسیدانی شاهی تحت تأثیر عصاره آبی اندام‌های مختلف کاملینا و غلظت‌های آن‌ها قرار گرفت. غلظت‌های 25 و 50 درصد عصاره ریشه و ساقه باعث افزایش کلروفیل و وزن خشک گیاهچه شد، در حالی که غلظت‌های بالاتر از 50 درصد باعث کاهش رشد شد. عصاره سرشاخه گلدار بیشترین اثر بازدارندگی را بر جوانه‌زنی و فتوسنتز شاهی داشت. کاهش وزن خشک گیاهچه‌ها همراه با افزایش نسبی پرولین، قندهای محلول و فعالیت آنتی‌اکسیدانی نشان‌دهنده شدت تنش اکسیداتیو و سمیت سلولی است و تجمع آللوکمیکال‌هایی نظیر فنل کل، فلاوونوئید کل و آنتوسیانین در اندام‌های مختلف این موضوع را تأیید می‌کند.
نتیجه‌گیری: زیست‌توده بالای کاملینا و پتانسیل دگرآسیبی آن، به‌ویژه در سرشاخه‌های گلدار، آن را به گزینه‌ای مناسب برای مطالعات دگرآسیبی و مدیریت زیستی علف‌های هرز تبدیل می‌کند.