رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست

چکیده ازآنجایی‌که کلر ماده‌ای با سمیت بالاست اگر با عناصر آلی در فاضلاب ترکیب شود سبب ایجاد ترکیبات بودار می‌شود و سبب ایجاد محصولات جانبی در فاضلاب شده و برخی از آن‌ها به‌عنوان ترکیبات سرطان‌زا وجهش زا شناخته‌شده است. برای همین منظور تحقیق در مورد میزان مصرف کلر در فصول مختلف سال مهم می‌باشد و با توجه به شرایط آب و هوایی و فرهنگ و بار میکروبی هر منطقه میزان مصرف آن متغیر می‌باشد. پارامترهای ویژه‌ای در ارتباط با کاربرد کلر برای تصفیه مواد زائد وجود دارد و با اطمینان می‌توان گفت که مصرف کلر با افزایش مقدار BOD در مواد زائد افزایش می‌یابد و همراه با تغییرات مقدار BOD تغییر می‌کند. ازاینرو در این تحقیق سعی بر آن شده به مقدار بهینه مصرف کلر را که در گندزدایی و تولید تری هالو متان‌ها مؤثر می‌باشد دست پیدا کرده و با انجام آزمون‌هایی روی تعدادی از پارامترهای نمونه‌های پساب خروجی در فصول مختلف سال ازجمله (دما،pH،COD،BOD، کلیفرم کل و کلیفرم فضولات انسانی و...) بررسی گردد. از اینرو تصفیه‌خانه فاضلاب لجن فعال اراک به‌عنوان پایلوت انتخاب گردید. سپس نتایج حاصل از تحقیق با استفاده از روش‌های آماری (همبستگی پیرسون) نشان داد که میزان مصرف کلر در فصول مختلف سال با تغییر شرایط آب‌وهوایی ،بار میکروبی تغییر داشته و در فصول گرم مصرف کلر افزایش و در فصول سرد کاهش پیداکرده و مقدار مصرف کلر همبستگی شدید و ارتباط معناداری با میزان کلیفرم داشته که در این تحقیق نقطه بهینه مصرف کلر در بالاترین مقدار کلیفرم در محدوده بین 15000-20000 کیلوگرم بوده است.

چکیده تاسیسات آبرسانی دارخوین از سال 1348 با هدف آبرسانی به بندر امام خمینی (ره) و صنایع پتروشیمی ماهشهر به بهره برداری رسید که پس از تأمین آب مورد نیاز صنایع از طریق ایستگاه پمپاژ کوت امیر اهواز بطور انحصاری تأمین کننده آب شرب شهرستان شادگان و روستاهای تابعه گردید. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار Water Gems مدل­سازی الگوی جریان در خط انتقال آب دارخوین صورت گرفت  و به تغییر قطر لوله‌ها و پمپاژ و تاثیر آن بر فشار، سرعت و تلفات پرداخته شد. نتایج نشان داد با کاهش 3/33 درصدی قطر لوله‌ها تلفات فشار در تمامی مسیر زیر 3 متر می‌باشد. تلفات فشار پایین به دلیل سرعت نرمال می‌باشد. همچنین کاهش 3/33 درصدی قطر لوله‌ها و کاهش قطر پروانه پمپ‌ها از 500 به 460 میلیمتر باعث کاهش چشمگیر فشار شده است. به طور متوسط فشار در سناریو 1 برابر 75 متر و در سناریو 2 الی 6 به ترتیب برابر با 72، 65، 60، 55 و 40 متر می‌باشد که شاهد کاهش3/3، 4/12، 7/19، 7/25 و 2/46 درصدی فشار در کل مسیر می‌باشیم.

چکیده مسائل اقتصادی – اجتماعی در حوزه­های آبخیز سراسر دنیا به یکی از مهمترین مقوله­های مورد بررسی در حوزه­های آبخیز تبدیل شده است. در این تحقیق ابتدا زیر حوزه­های حوزه آبخیز یزدان­آباد مشخص شدند و سپس به بررسی مسائل اقتصادی – اجتماعی حوزه آبخیز یزدان­آباد پرداخته شد و درآمدهای ناخالص تولیدات حوزه و همچنین هزینه ها و سود خالص تولیدات حوزه مشخص شدند. سپس درآمد خالص منابع تولید و خانوار در حوزه آبخیز یزدان‌آباد به تفکیک سامان عرفی به­دست آمدند و روش و مکانیسم راهکارهای عملی جهت حل مشکلات حوزه آبخیز یزدان‌آباد پیشنهاد گردیدند. با توجه به آنکه نظام‌های بهره‌برداری کشاورزی موجود در حوزه مورد مطالعه سنتی است لذا به دنبال خود یکسری مشکلات را که موجب فرسایش، کم‌آبی، کمبود درآمد و مهاجرت در حوزه می­شود، در پی­خواهد داشت. مطابق بررسی‌های اقتصادی انجام‌شده روی منابع تولید و درآمد و با توجه به نتایج نسبت هزینه به‌ فایده منابع مختلف تولید حوزه آبخیز یزدان‌آباد 55/0 است که رقم پایینی است. راه­کارهای عملی جهت حل مشکلات حوزه آبخیز یزدان آباد نیز شامل تشکیل تعاونی آبخیزنشینان، برگزاری کلاس­های آموزشی، احداث دامداری نیمه صنعتی، احداث خانه بهداشت و درمان دام، احداث زیر ساخت­های گردشگری و برنامه­های مدون کشت و بهره­برداری گیاهان دارویی پیشنهاد می­گردد. نتایج تحقیق نشان داد که در حوزه آبخیز یزدان آباد بیشترین نوع سامانه‌های عرفی مربوط به روستایی – عشایری با 5 مورد و کمترین نوع سامانه‌های عرفی مربوط به روستایی می‌باشد و 8 نوع محصول باغی در حوزه آبخیز یزدان آباد وجود دارد که پسته بیشترین مساحت و گیلاس، آلبالو و زرشک کمترین مساحت را به خود اختصاص داده است و کمترین عملکرد در واحد سطح مربوط به غلات می‌باشد و بیشترین عملکرد در واحد سطح مربوط به گیاهان دارویی می‌باشد. به­طور کلی نتایج تحقیق نشان داد که با بهبود مسائل اقتصادی و اجتماعی و کسب درآمدهای پایدار کشاورزی در حوزه آبخیز مورد مطالعه فشار بر منابع طبیعی موجود در حوزه کمتر شده و به تبع آن تخریب منابع آبی و خاکی کاهش می­یابد.

چکیده سد‌ها در مهار سیلاب و کاهش خسارت آن نقش موثری دارند. در سیلاب‌های فروردین ماه سال ۱۳۹۸، نقش و تأثیر سد‌های بزرگ در رودخانه‌های کارون، کرخه و دز به خوبی نمایان گردید و این سد‌ها با کاهش دبی اوج، خسارت سیلاب در پایین‌دست را کاهش داده و سیلاب را با ایمنی بیشتری عبور دادند. به هنگام سیلاب، بروز پدیده روگذری و عبور آب از روی سد‌ها، همواره آنها را تهدید می‌نماید. بنابراین بایستی ارزیابی ریسک روگذری سد‌ها را موضوعی مهم تلقی کرده و بین تراز آب مخزن سد و ریسک روگذری آن تعادل ایجاد نمود. با استفاده از پویایی سیستم‌ها می‌توان مجموعه‌ای از عوامل پیچیده، مرتبط و موثر در پدیده روگذری را در کنار یکدیگر قرار داده و تأثیر سناریوهای مختلف را بر روی ریسک روگذری بررسی نمود. در این مقاله با استفاده از مدل پویایی سیستم‌ها، تأثیر عدم‌قطعیت‌های مختلف به همراه سیلاب و باد با دوره‌های بازگشت مختلف به طور همزمان و مجزا بر ریسک روگذری سد ونیار مورد بررسی قرار گرفته است تا بتوان تمهیدات لازم برای کاهش ریسک روگذری و افزایش ایمنی در سد مذکور را اتخاذ نمود. نتایج تحلیل نشانگر این است که حداکثر مقدار ریسک روگذری در حالت حداکثر سیلاب محتمل ‌(PMF) و سرعت باد با دوره بازگشت ۱۰۰ ساله و با در‌نظر گرفتن عدم‌قطعیت ارتفاع آب مخزن سد و ارتفاع خود سد بوده و برابر برابر با ۱۲۲۹۳۱/۰ می‌باشد و مقدار ریسک روگذری بعد از تعداد تکرار شبیه سازی ۲۰۰۰۰۰ مرتبه به مقدار یکسانی همگرا می‌گردد. در ادامه ضمن تحلیل سیلاب ناشی از روگذری، تاثیر آن بر اراضی پایین‌دست سد مورد بررسی قرار گرفته‌است، تا بتوان تصمیمات مدیریتی در زمان سیلابی که احتمال روگذری از سد را دارد اتخاذ نمود.

چکیده آب مهمترین عامل محدودکننده کشاورزی در کشور است. بنابراین استفاده بهینه از منابع آب موجود و مدیریت آن‌ها با توجه به علم روز، امری بسیار حیاتی است. به این منظور اثر دو روش‌ آبیاری (آبیاری کرتی و آبیاری تیپ) و سه سطح آبیاری (50، 75 و 100 درصد نیاز آبی گیاه) بر عملکرد گیاه پیاز خوراکی در منطقه شهر آیسک که دارای آب و هوای نسبتاٌ گرم و خشک است، مورد بررسی قرار گرفت. این تحقیق به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تکرار در دو سال زراعی 99-1397 انجام شد. نتایج نشان داد، عملکرد پیاز تحت تأثیر سطوح مختلف آبیاری، بیشترین تأثیر در عملکرد مربوط به تیمار 100% نیاز آبی با میانگین 9/44 تن در هکتار و کمترین آن با میانگین 95/9 تن در هکتار مربوط به تیمار 50% نیاز آبی است. همچنین در صفت کارآیی مصرف آب پیاز مشخص شد روش آبیاری تیپ با میانگین 69/4 کیلوگرم در مترمکعب آب به میزان 4/45 درصد بیشتر از روش کرتی با میانگین 56/2 کیلوگرم در مترمکعب آب است. همچنین تأثیر سطوح مختلف آبیاری در کارآیی مصرف آب در 100% نیاز آبی با میانگین 64/4 کیلوگرم در مترمکعب آب تفاوت چندانی با تیمار 75% نیاز آبی با میانگین 17/4 کیلوگرم در مترمکعب آب مشاهده نشد. در نتیجه آبیاری تیپ با سطح تنش 75% نیاز آبی گیاه به ترتیب مناسب‌ترین روش و سطح آب آبیاری برای گیاه پیاز در این منطقه است.

چکیده بهبود خصوصیات مکانیکی خاک به منظور احداث طرح‌های عمرانی از جمله دغدغه‌های با اهمیت مهندسین عمران می‌باشد. از دیر باز روشهای مختلفی برای بهسازی خاک مورد استفاده در طرح‌ها توصیه شده است که عمده این روشها حاصل استفاده از تجربیات گذشته بوده است که در این میان استفاده از افزودنی‌های مختلف به خاک مورد نظر از روش‌های متداول بوده است. امروزه با استفاده از وسایل آزمایشگاهی با تکنولوژی بالا این امکان فراهم شده است تا مواد افزودنی مورد نیاز جهت بهبود خصوصیات خاک بر اساس نوع کانی‌های تشکیل دهنده آن خاک انتخاب گردد. لذا در تحقیق با استفاده از دستگاههای میکروسکوپ الکترونی روبشی و روش پراش اشعه ایکس نوع کانی های تشکیل دهنده و ریخت شناسی خاک‌های مورد استفاده در کانال‌های دشت آزادگان که عمدتاً بافت گچی داشته است مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از تحقیق نشان می‌دهد تغییرات حد خمیری برای کلیه نمونه‌های مربوط نشان می‌دهد، کمترین مقدار مربوط به نمونه با %5 آهک برابر 65/7 افزایش و بیشترین مقدار مربوط به نمونه با 7% سیمان برابر 74/113 افزایش می‌باشد تغییرات زاویه اصطحکاک داخلی برای کلیه نمونه‌ها نشان می‌دهد، کمترین مقدار مربوط به نمونه با 5% آهک، 5% سرباره برابر 2/22 درصد و بیشترین مقدارمربوط به نمونه با 5% سیمان برابر 4/6% افزایش می‌باشد.

چکیده هدف از این تحقیق ارائه مدلی جهت محاسبه مقادیر دبی سیلاب با دوره بازگشت معین با استفاده از ویژگی‌های هندسی حوزه آبخیز و با ارائه مدل‌های چند متغیره می‌باشد. به‌منظور مدل‌سازی و شناخت عوامل تاثیر گذار در رخداد سیل در حوزه آبریز گرگانرود، وضعیت آماری تعداد ۱۱ ایستگاه هیدرومتری حوزه آبخیز گرگانرود واقع در استان گلستان مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای مختلف تأثیر‌گذار شامل عوامل فیزیوگرافی، پوشش گیاهی، کاربری اراضی، خاک‌شناسی، زمین‌شناسی و آب‌وهوا شامل ۳۱ متغیر مستقل در این تحقیق انتخاب شد. تجزیه‌وتحلیل اطلاعات و مدل‌سازی سیلاب به روش آماری رگرسیون چند متغیره انجام شد. بدین ترتیب مدل‌های منطقه‌ای سیلاب به روش Enter از دقت و صحت بالاتری نسبت به مدل‌های به دست آمده از روش Forward برخوردار می‌باشد. به‌طورکلی ۱۳ متغیر از ۳۱ متغیر مستقل وارد شده در آزمون رگرسیون چند متغیره به‌عنوان مهم‌ترین و تأثیرگذارترین عوامل در بروز سیلاب حوزه آبخیز گرگانرود شناسایی گردیده است. متغیرهای موثر شامل: ضریب گراولیوس، درصد مساحت سازندهای نفوذپذیر، شیب حوزه آبخیز، زمان تمرکز، مساحت آبخیز، سرعت جریان، درصد مساحت اراضی با جهت شمال، درصد مساحت اراضی با جهت جنوب، درصد مساحت اراضی مرتعی، درصد مساحت اراضی زراعی، درصد تراکم آبراهه با رتبه ۳، دمای متوسط سالانه و بارندگی حداکثر سالانه می‌باشد. با استفاده از این روابط (مدل‌ها) می‌توان مقادیر دبی حداکثر لحظه‌ای با دوره بازگشت‌های ۲، ۱۰،۵، ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ ساله را در حوزه‌های فاقد آمار در زیر حوزه‌های گرگانرود به دست آورد.

چکیده برای رشد گیاهان علاوه بر مقدار آب، پتانسیل ماتریک آب خاک نیز دارای اهمیت است. رابطه بین این دو با عنوان منحنی مشخصه آب خاک بیان می‌شود. مدل‌های بسیاری برای توصیف منحنی مشخصه آب خاک براساس داده‌های تجربی ارائه شده است اما به ندرت توانایی ‌آن‌ها در تخمین منحنی مذکور برای بافت خاک‌های مختلف بررسی شده است. در پژوهش حاضر از اطلاعات مکش- رطوبت، 16 نمونه خاک در اطراف ایستگاه جنگلی در مرکز فنلاند استفاده شده است. تعداد 9 مدل معروف و پرکاربرد منحنی مشخصه آب خاک بر داده‌های تجربی برازش داده شدند. دقیق‌ترین مدل یک مرتبه برای کل داده‌ها و یک مرتبه برای هر گروه بافتی بر اساس معیارهای ریشه میانگین مربعات خطا، ضریب تبیین و میانگین خطا انتخاب شد. نتایج نشان داد مدل‌های ون گنوختن -معلم، ون گنوختن، گاردنر و براتسارت به ترتیب بیشترین و مدل‌ بروکس- کوری کمترین دقت را در تخمین منحنی مشخصه رطوبتی خاک داشتند.

چکیده حفاظت خاک نیازمند یک مدل و چهارچوب مناسب در ارزیابی فرسایش خاک و رسوب تولیدی براساس سناریوهای کاربری اراضی است. از این رو پژوهش حاضر با هدف بررسی حساسیت‌های مدل G2 نسبت به عامل فرسایش‌پذیری خاک در حوزه آبخیز معرف کسیلیان در بازه زمانی 2021-2001 انجام شد. نکاتی همچون استفاده از داده‌های پایگاه جهانی خاک و مقایسه با داده‌های نمونه‌برداری خاک، حذف فرسایش‌پذیری خاک در مناطق صخره‌ای و حذف داده‌های پرت ایجاد شده حاصل از خطای سیستماتیک در پژوهش حاضر لحاظ شد. نتایج نشان داد که به‌طور کیفی شدت فرسایش خاک برآوردی براساس هر یک از نکات مذکور، تماماً در طبقه کمینه قرار داشت. نتایج اولیه شدت فرسایش خاک حاصل از داده‌های پایگاه جهانی خاک و روش IDW به ترتیب 31/4 و 33/4 تن در هکتار در سال بود که بر اساس آزمون t مستقل، اختلاف معنی‌داری با هم نداشتند. اما اثر سایر تغییرات شامل حذف فرسایش‌پذیری خاک در مناطق صخره‌ای و حذف داده‌های پرت بر تغییر مقادیر برآوردی فرسایش خاک با استفاده از آزمون‌های تحلیل واریانس یکطرفه و دانکن معنی‌دار (P<0.01) بود. شدت متوسط فرسایش خاک برآوردی حوزه آبخیز پس از رعایت نکات ذکر شده بیش از 65 درصد نسبت به نتایج اولیه کاهش یافت و به داده‌های کرت‌های فرسایش نزدیک‌تر شد. بر همین اساس می‌توان جمع‌بندی نمود که در کاربست مدل‌های فرسایش خاک، دقت و حساسیت ویژه در نحوه اجرا و رعایت نکاتی ضروری در خصوص نقشه عامل فرسایش‌پذیری خاک به‌منظور دست‌یابی به نتایج مناسب ضروری است.

چکیده اصلاح الگوی کشت برنامه‌ای است که دولت با هدف دستیابی به توسعه پایدار کشاورزی و حفظ امنیت غذایی دنبال می‌نماید. حفاظت منابع تولید پایه، خودکفایی در تولید محصولات اساسی و حفظ اشتغال کشاورزی از جمله اهداف این برنامه است. این پژوهش در همین راستا با تاکید برحفاظت منابع آب در دشت کبودراهنگ استان همدان اجرا گردید. با استفاده از مدلسازی به روش برنامه‌ریزی خطی برای منطقه مورد مطالعه، الگوهای بهینه تعیین شدند. سیاست‌های حفاظت منابع آب با دو سناریوی کاهش بهره‌برداری از آب‌های زیر زمینی به میزان 30 و 50 درصد و سناریوی خودکفایی تولید گندم مورد بررسی و آزمون قرار گرفتند. نتایج نشان داد سیاست حفاظت از منابع آب باعث کاهش بازده برنامه‌ای الگوی کشت از 44/2 تا 24درصد در مقایسه با الگوی فعلی می‌شود. سطح زیر کشت غلات دیم نیز افزایش و سطح زیر کشت محصولات آبی کاهش یافت. سطح زیرکشت خیار وگوجه فرنگی افزایش یافته، ولی سطح زیر کشت علوفه و غلات آبی کاهش پیدا کردند. خودکفایی گندم تحت شرایط الگوی کشت موجود و بهینه به خودی خود محقق بود، اما در سناریوهای حفاظت منابع آب بدون اعمال قید خودکفایی میسر نشد. تحت سناریو خودکفایی گندم بازده برنامه‌ای و استفاده از نیروی کار بیش از سناریوهای حفاظت منابع آب کاهش یافت. افزایش بهره‌وری آب در هرکدام از سناریوها نسبت به وضع موجود مشهود بود. با توجه به یافته‌های تحقیق و در راستای حفاظت منابع آب و بهره‌برداری پایدار از این منابع، کنترل وکاهش بهره‌برداری به میزان 30 تا 50 درصد در راستای الگوی بهینه کشت ضروری است

چکیده توزیع آب سنتی با میراب تا حدی در توزیع عادلانه آب موثر اما محدودیت هایی از نظر کارایی و بهره وری دارد.در حالی که در شبکه های مدرن می توان با بکارگیری فناوری و زیرساخت های پیشرفته برای بهینه سازی تخصیص و توزیع آب تلاش نمود. البته اجرای شبکه آبیاری مدرن با وجود هزینه بسیار زیاد برای اجرای آن، لزوما به معنی موفق بودن آن در عملیات محوله نبوده و می بایست عملکرد آن توسط متخصصان این امر مورد ارزیابی و تحلیل قرار گیرد. از این رو در این پژوهش به مقایسه بهره‌وری مصرف آب در دو روستای شاهکوه سفلی گرگان با شبکه آبیاری سنتی (تحت مدیریت میراب) و روستای محمدآباد گرگان با شبکه آبیاری نوسازی شده و اراضی یکپارچه شده، پرداخته شده است. داده‌های مورد نیاز در این بخش، شامل پرسشنامه و اندازه‌گیری‌های میدانی دبی آب در شبکه بود که نهایتا به کمک این داده‌ها، بهره‌وری آب در مزارع محاسبه گردید. شاخص‌های بهره‌وری، شامل عملکرد به ازای واحد حجم آب (CPD)، و شاخص‌های بهره‌وری اقتصادی شامل، سود ناخالص به ازای واحد حجم آب(BPD) و سود خالص به ازای واحد حجم آب (NBPD)، محاسبه گردید. براساس نتایج به-دست آمده، مشخص شد که میانگین شاخص CPD برحسب وزن تر، BPD و NPBD به‌ترتیب در روستای شاهکوه سفلی، 54/7 (کیلوگرم برمترمکعب)، 12425، 10427 (تومان بر متـرمکـعب) و در روستای محمدآبادگرگان، به‌ترتیب 41/0 (کیلوگرم برمترمکعب)، 1510، 918 (تومان بر مترمکعب)بدست آمده است. بنابراین علی رغم انتظار، در روستای شاهکوه سفلی، با وجود شبکه سنتی مدیریت توزیع آب، بهره‌وری بیشتری حاصل شده است.

چکیده آزمایشی با هدف ارزیابی پتانسیل آللوپاتیک عصاره آبی اندام‌های مختلف اکالیپتوس بر خصوصیات جوانه‌زنی رشد گیاهچه‌ای گیاه محک و حساس به آللوکمیکال نخود در دو شرایط آزمایشگاه و گلخانه بصورت طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار بطور جداگانه انجام شد. در ابتدا نمونه‌های خشک شده توسط آسیاب پودر گردیدند. برای آزمایش زیست‌سنجی، سوسپانسیون 2 درصد از اندام‌های برگ و پوسته اکالیپتوس بهمراه مخلوطی از برگ و پوسته تهیه و سپس رقت‌های مختلف از سوسپانسیون نظیر 0 (شاهد)، 5، 15 و 20 درصد از سوسپانسیون حاصل اعمال شد. در شرایط گلخانه‌ای، مقادیر مختلف بقایای گیاهی شامل 5/0، 1، 2 و 5 درصد وزنی از هر یک از اندام‌های برگ، پوسته و مخلوطی از آن‌ها در سه کیلوگرم خاک لوم در گلدان‌ها بطور جداگانه تهیه شد. گلدان‌ها به مدت 60 روز به منظور پوسیده شدن و فعالیت میکروارگانیسم‌ها در این شرایط نگهداری شد. در انتها برای آزمایش زیست‌سنجی، برخی از صفات درصد جوانه‌زنی، طول ریشه‌چه و ساقه‌چه، ضریب آلومتریک و شاخص بنیه بذر و در مورد آزمایش گلخانه‌ای نیز درصد جوانه‌زنی، طول بوته و وزن تر و وزن خشک گیاهچه‌ای نخود مورد اندازه‌گیری قرار گرفت.مطابق نتایج، اثر اندام‌های اکالیپتوس، غلظت‌ها و یا مقادیر مختلف از بقایای گیاهی و اثر متقابل آن‌ها بر خصوصیات جوانه‌زنی و رشد گیاهچه‌ای نخود معنی‌دار بود (p<0.05).شدت اثر بازدارندگی و تحریک کنندگی در بذور نخود وابسته به نوع اندام و غلظت عصاره آبی و یا مقادیر بقایای پوسیده اکالیپتوس بود.در بیشتر موارد، اندام برگ در غلظت و مقادیر بالا از ماکزیمم اثر بازدارندگی بر خصوصیات جوانه‌زنی و رشد