رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست

چکیده هدف: تصفیه صحیح فاضلاب‌های شهری و پایش پارامترهای کیفی پساب تصفیه‌خانه‌ها امری بسیار مهم و ضروری است و می‌تواند نقش مهمی در حفاظت از محیط زیست داشته باشد. از این‌رو پژوهش حاضر به منظور بررسی کیفیت پساب خروجی دو تصفیه‌خانه‌ بندرگز و بندرترکمن در غرب استان گلستان انجام ‌شد. مواد و روش‌ها: در این پژوهش از غلظت 11 پارامتر کیفی شامل دما، pH، BOD، COD، EC، نیترات، کل جامدات معلق(TSS)، کل جامدات، کدورت، فسفر کل، اکسیژن محلول، کلیفرم گرماپا و کلیفرم کل به همراه دبی به‌عنوان پارامتر کمی در پساب خروجی دو تصفیه‌خانه بندرگز و بندرترکمن و در سال آبی 1401-1400 استفاده ‌شد. سپس با استفاده از استانداردهای موجود، شاخص کیفیت آب آژانس کاتالان ISQA، نسبت BOD/COD و درصد بازده حذف پساب دو تصفیه‌خانه بررسی ‌شد. نتایج و بحث: نتایج نشان داد که میزان کدورت، کلیفرم کل و BOD تصفیه‌خانه فاضلاب بندرگز بسیار بیشتر از شهر بندرترکمن است. همچنین نسبت BOD/COD در پساب ورودی در هر دو تصفیه خانه حدود 6/0 است. بنابراین، پساب هر دو تصفیه‌خانه را می‌توان به راحتی با استفاده از روش‌های بیولوژیکی تجزیه کرد. با این حال، نسبت BOD/COD در پساب خروجی کمتر از 3/0 است. نتایج میزان حذف نشان داد که بیشترین میزان حذف به ترتیب مربوط به TSS و BOD است. همچنین میزان حذف پارامترها در تصفیه‌خانه بندرترکمن به جز COD بیشتر از تصفیه‌خانه بندرگز است. نتایج حاصل از شاخص کیفیت آب ISQA نشان از بهبود کیفیت آب پساب خروجی بعد عمل تصفیه دارد. اگرچه پساب خروجی در هر دو تصفیه‌خانه در رده نسبتا ضعیف قرار می‌گیرد. نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که میزان آلودگی میکروبی پساب تصفیه‌خانه بندرگز از تصفیه‌خانه بندرترکمن بیشتر است. نتایج راندمان حذف نشان داد که میزان حذف پارامترها در تصفیه‌خانه بندرترکمن (به جز COD) بیشتر از تصفیه‌خانه بندرگز است.

چکیده به دلیل اهمیت نیتروژن، یک عنصر ضروری رشد محصولات و تاثیر تراگم بهینه بوته بر عملکرد گیاه گندم
مطالعه 3 ساله بر روی اثر سطوح مختلف نیتروژن و تراکم کاشت بر تعداد سنبله در متر مربع، تعداد دانه در سنبله، وزن دانه در سنبله، وزن هزاردانه در بهبود عملکرد گندم دیم، آزمایشی به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال‌‌های زراعی 2021-2018در گنبد انجام شد تیمارهای کود شامل 0، 46، 92 و 138 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص از منبع کود اوره در کرت‌های اصلی و سطوح تراکم کاشت شامل 150، 225، 300، 375، 450 و 525 دانه در مترمربع در کرت‌های فرعی بود.
نتایج نشان داد عملکرد دانه، تعداد سنبله در مترمربع و تعداد دانه در سنبله تحت تأثیر سطوح مختلف نیتروژن، سطوح مختلف تراکم کاشت و اثر متقابل نیتروژن در تراکم کاشت معنی‌دار بود. وزن دانه در سنبله تحت تأثیر برهمکنش بین سطوح نیتروژن و تراکم کاشت در هر سه سال آزمایش قرار نگرفت. نتایج مقایسه میانگین اثر متقابل تیمارها نشان داد که ترکیب سطوح 138 کیلوگرم نیتروژن خالص و تراکم 300 بوته در مترمربع در سال اول آزمایش با عملکرد دانه 4957 کیلوگرم در هکتار، سطوح کودی 92 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص و تراکم 375 بوته در مترمربع در سال دوم آزمایش با عملکرد دانه 4408 کیلوگرم در هکتار و کاربرد تراکم 525 بوته در مترمربع و سطح کود 138 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص در سال سوم با عملکرد دانه 3235 کیلوگرم در هکتار بیشترین مقدار را داشت.

چکیده یکی از مهم‌ترین چالش‌ها در مهندسی آب، مدیریت و کنترل جریان‌های آزاد و سازه‌های آبی به منظور حفاظت از منابع طبیعی، زیرساخت‌ها و اکوسیستم‌های پیرامون است. سازه‌های بافل به‌عنوان ابزاری مؤثر در کنترل و مدیریت جریان آب، نقش مهمی در بهینه‌سازی عملکرد هیدرولیکی، استهلاک انرژی جنبشی جریان و بهبود انتقال رسوب ایفا می‌کنند. در این پژوهش مروری، مطالعات متعددی در زمینه انواع بافل‌ها، تحلیل‌های هیدرولیکی بر اساس معادلات حاکم بر جریان سیال، و مکانیزم‌های اثرگذاری این سازه‌ها در مجاری باز بررسی شده است. کاربردهای اصلی بافل‌ها شامل اندازه‌گیری جریان، کنترل انرژی و کاهش سرعت جریان، مدیریت ظرفیت جریان، کاهش فرسایش و آبشستگی، بهبود فرآیند حذف مواد معلق در حوضچه‌های ته‌نشینی، کاهش اثرات ناشی از جریان‌های ناگهانی و سیلاب‌ها و مدیریت جریان‌های واریزه‌ای (آواری) می‌باشد. یافته‌ها نشان می‌دهد که استفاده بهینه از بافل‌ها می‌تواند پایداری سازه‌های هیدرولیکی را افزایش داده و به مدیریت و کاهش اثرات منفی جریان و سیلاب در پایین‌دست کمک کند. این فناوری به‌ویژه در کنترل فرسایش و مدیریت سیلاب‌ها کاربرد گسترده‌ای دارد. همچنین در ادامه چالش‌ها و محدودیت‌های موجود در طراحی بافل‌ها مورد بحث قرار گرفته و روندهای نوین در توسعه این سازه‌ها معرفی شده است. این مرور با تمرکز بر چالش‌ها و محدودیت‌ها، بر ضرورت مطالعات سیستماتیک و استفاده گسترده‌تر از سازه‌های بافل در پروژه‌های مهندسی آب تأکید نموده و مسیرهای تحقیقاتی آینده را پیشنهاد می‌دهد.

چکیده مدل‌سازی دقیق فرآیند رواناب و پیش‌بینی دبی بیشینه روزانه به‌دلیل رفتار غیرخطی و پیچیده سامانه‌های هیدرولوژیکی از چالش‌های اساسی در مدیریت سیلاب، تخصیص منابع آب و طراحی سازه‌های حفاظتی است. در پژوهش حاضر به‌منظور ارزیابی کارایی مدل‌های نوین داده‌محور، عملکرد سه الگوریتمTFT، GEP و ANFISدر پیش‌بینی دبی بیشینه روزانه حوزه آبخیز طالقان بررسی شد. داده‌های دبی مربوط به پنج ایستگاه هیدرومتری طی دوره ۳۰ ساله (۱۴۰۰–۱۳۷۱) جمع‌آوری و پس از پیش‌پردازش، در قالب چهار سناریوی زمانی ورودی شامل ۳، ۶، ۹ و ۱۲ ماه پیشین به مدل‌ها ارائه شد. برای ارزیابی عملکرد مدل‌ها از شاخص‌های RMSE، MAE، NSE و R استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل TFT با اختلاف چشمگیر دقیق‌ترین عملکرد را در میان مدل‌های مورد بررسی به‌ثبت رسانده است. مقدار NSE در اغلب ایستگاه‌ها بیش از 97/0 و RMSE کمتر از 10/0 بوده است. این مدل قادر بود وابستگی‌های بلندمدت، نوسانات فصلی و الگوهای پیچیده جریان را با دقت بالا بازسازی کند. مدل GEP با عملکرد متوسط و مقدار NSE در محدوده 66/0 تا 68/0 در رتبه دوم قرار گرفت در حالی که ANFIS ضعیف‌ترین نتایج را با NSE حدود 60/0 تا 63/0 ثبت کرد. همچنین بررسی نمودارهای همبستگی نشان داد که خروجی‌های TFT به‌صورت منظم روی خط همبستگی قرار گرفته و همبستگی بالای خروجی‌ها را نشان می‌دهد در حالی که دو مدل دیگر انحراف قابل‌توجهی از خط همبستگی داشته و خطای بالای دو مدل دیگر را ثابت می‌کند.

چکیده چکیده
این پژوهش با هدف تحلیل پراکنش مکانی چاه‌های عمیق استان لرستان و شناسایی پهنه‌های بحرانی برداشت آب زیرزمینی، به‌منظور پیشگیری از افت تراز آبخوان‌ها انجام شد. برای این منظور، از داده‌های مکانی و رگرسیون لجستیک در محیط ArcGIS Pro استفاده شد و ارتباط بین موقعیت چاه‌ها و عوامل فیزیوگرافی شامل ارتفاع، بارندگی، فاصله از آبراهه، شیب و جهت دامنه مورد بررسی قرار گرفت. محدوده مطالعه با وسعت حدود ۲۸٬۵۰۰ کیلومتر مربع در غرب ایران قرار دارد و تنوع اقلیمی و توپوگرافی آن امکان تحلیل دقیق نقش متغیرهای طبیعی را فراهم می‌سازد. داده‌های ورودی شامل موقعیت چاه‌ها، مدل رقومی ارتفاع، شبکه آبراهه‌ها و میانگین بارندگی ده‌ساله اخیر (۱۳۹۲–۱۴۰۲) بود.
نتایج نشان داد که احتمال وقوع چاه‌ها در پنج طبقه خیلی کم تا بحرانی قابل تقسیم است. بیشترین مساحت استان در طبقات متوسط (۳۷/۲ درصد) و زیاد (۳۵/۱ درصد) قرار گرفت و حدود ۱۲/۶ درصد از مساحت استان در پهنه بحرانی واقع شد. این نواحی عمدتاً در مناطق دشتی، کم‌ارتفاع و نزدیک به آبراهه‌ها متمرکز هستند. ارزیابی مدل با منحنی ROC (AUC = 0.801) و شاخص‌های هوسمر–لمشاو و Nagelkerke R² بیانگر دقت مناسب مدل بود.
بررسی نقشه‌های پهنه‌بندی نشان داد که تراکم زیاد چاه‌ها در نواحی بحرانی موجب افت سطح آب زیرزمینی، افزایش شوری و بیلان منفی پایدار شده است. بر این اساس، توسعه کشاورزی و حفر چاه جدید در این مناطق باید متوقف شود. نتایج این مطالعه می‌تواند برای مدیریت پایدار منابع آب زیرزمینی و تعیین مناطق ممنوعه برداشت در استان لرستان مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده هدف از این پژوهش بررسی تاثیر آبیاری با آب شور بر روی عملکرد و خصوصیات مورینگا اولیفرا در شرایط کشت در میکرولایسیمتر در محیط گلخانه است. به این منظور پژوهشی در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه رازی به صورت طرح بلوک کاملاً تصادفی و در سه تکرار در سالهای 1403-1402 اجرا شد نتایج نشان داد که شوری در سطح احتمال یک درصد بر روی کارایی مصرف آب بر اساس عملکرد برگ، کلسیم، آهن و ارت از نظر آماری تفاوت معناداری ایجاد کرده است. همچنین نشان داد که افزایش شوری عملکرد برگ، محتوای کلسیم و آهن کاهش پیدا کرده است. نتایج نشان داد همچنین خصوصیات مورفولوژیکی اندازه‌گیری شده شامل ارتفاع گیاه، قطر ساقه، تعداد شاخه‌های فرعی، وزن خشک برگ و وزن کل زیست‌توده ار نظر آماری تفاوت معناداری در سطح یک درصد وجود دارد، نتایج نشان دادند که: 1-شوری آب آبیاری باعث کاهش عملکرد برگ تولیدی توسط مورینگا اولیفرا شده است. 2-شوری آب آبیاری باعث کاهش کارایی مصرف آب بر اساس عملکرد برگ در مورینگا اولیفرا شده است. هرچه شوری بیشتر شود، کاهش کارایی مصرف آب نیز بیشتر می‌گردد. 3-افزایش شوری در آب آبیاری باعث کاهش ارتفاع، قطر، شاخه‌های جانبی، وزن برگ خشک و همچنین وزن خشک کل زیست‌توده می‌شود.4-افزایش شوری آب آبیاری باعث کاهش میزان کلسیم و ازت موجود در برگها می‌گردد اما برعکس، آهن موجود در عصاره برگها افزایش می‌یابد.5-برای جلوگیری از کاهش عملکرد و بازده تولیدی این گیاه، توصیه می‌شود که برای آبیاری از آبی با شوری بیشتر از 4 دسی‌زیمنس بر متر استفاده نشود.

چکیده هدف: فرسایش خاک یکی از مهم‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است که پایداری منابع آب و خاک را تهدید کرده و موجب افزایش رسوب‌گذاری در مخازن سدها می‌شود. هدف این پژوهش، برآورد کمی و پهنه‌بندی مکانی خطر فرسایش خاک در حوضه آبریز سد سیاهو، واقع در استان خراسان جنوبی در شرق ایران، می‌باشد.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه از مدل بازنگری‌شده جهانی فرسایش خاک (RUSLE) در بستر سامانه Google Earth Engine (GEE) استفاده شد. بهره‌گیری از این سامانه، امکان پردازش حجم بالای داده‌های ماهواره‌ای را بدون نیاز به توان محاسباتی محلی فراهم کرد. برای اجرای مدل، پنج عامل اصلی شامل فرسایندگی بارش (R)، فرسایش‌پذیری خاک (K)، عامل توپوگرافی (LS)، پوشش و کاربری اراضی (C) و عامل عملیات حفاظتی (P) تولید و تحلیل شدند. عامل R با استفاده از داده‌های ۲۰ ساله بارش CHIRPS محاسبه شد. عامل K از ترکیب نقشه‌های بافت خاک و اطلاعات زمین‌شناسی استخراج گردید. عامل LS با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی SRTM با دقت ۳۰ متر محاسبه شد. عامل C بر اساس محصولات پوشش زمین ESA و داده‌های Sentinel استخراج شد و عامل P نیز بر مبنای طبقات شیب و الگوهای کاربری اراضی تعیین گردید.
نتایج و بحث: نتایج نشان داد که ضریب فرسایش‌پذیری خاک (K) برابر با 0/029 (t·ha·h / ha·MJ·mm) بوده که بیانگر حساسیت نسبتاً بالای خاک‌های منطقه به فرسایش آبی است. فرسایش خاک در سطح حوضه به‌طور یکنواخت توزیع نشده بود. بر اساس خروجی‌های مدل و معیارهای طبقه‌بندی سازمان جنگل‌ها، مراتع و آبخیزداری کشور، حدود 65/8 درصد از مساحت حوضه در کلاس فرسایش بسیار کم (0 تا 10 تن در هکتار در سال)، 20 درصد در کلاس فرسایش کم تا متوسط (10 تا 40 تن در هکتار در سال) و نزدیک به 14 درصد در کلاس‌های فرسایش زیاد تا بسیار زیاد (بیش از 40 تن در هکتار در سال) قرار گرفتند. میانگین فرسایش سالانه خاک بین 15 تا 20 تن در هکتار در سال برآورد شد.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که ترکیب سنجش از دور و مدل‌های هیدرولوژیکی در بستر GEE، ابزاری سریع، مقیاس‌پذیر و با دقت بالا برای شناسایی مناطق مستعد فرسایش فراهم می‌کند.

چکیده هدف: هدف از این پژوهش بررسی تاثیر ابعاد و نوع مواد صفحات آبده ژئوکمپوزیت بر الگوی توزیع رطوبت در خاک می‌باشد.
مواد و روش‌ها : آزمایش به‌صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با دو فاکتور و سه تکرار انجام شد. فاکتور اول، ابعاد صفحات آبده ژئوکمپوزیت در سه سطح (4×4، 8×8 و 12×12) سانتی‌متر، فاکتور دوم، نوع مواد صفحات آبده ژئوکمپوزیت در دو سطح (سطح اول دو لایه ژئوتکستایل در دو طرف ژئونت و سطح دوم یک لایه ژئوتکستایل و یک لایه ژئوممبران طرفین ژئونت) و قطره‌چکان تنظیم کننده فشار ( lit.h-18) دارای پوشش به عنوان تیمار شاهد در نظر گرفته شد.
نتایج نتایج نشان داد که صفحات آبده ژئوکمپوزیت با ابعاد (12×12) سانتی‌متر و به‌صورت یک لایه ژئوتکستایل و یک لایه ژئوممبران طرفین ژئونت با کاهش حدود 37 درصد مساحت خیس شده سطح زمین و افزایش 19/28 درصد حداکثر سطح خیس شده پروفیل رطوبتی نسبت به تیمار شاهد (قطره‌چکان با پوشش)، بیشترین تاثیر و بهترین شرایط پیاز رطوبتی را ایجاد می‌کند. بیشترین مقدار مساحت مربوط به تیمار صفحات آبده ژئوکمپوزیت با ابعاد (12×12) سانتی‌متر و ترکیب یک لایه ژئوتکستایل و یک لایه ژئوممبران در طرفین ژئونت (12TM) و در حدود 4500 سانتیمتر مربع بوده و کمترین مقدار مربوط به تیمار شاهد قطره‌چکان با پوشش (CTRL) و مقدار 3250 سانتیتر مربع اختصاص دارد.
نتیجه‌گیری : به‌طور کلی نتایج نشان داد که استفاده از صفحات آبده ژئوکمپوزیت باعث کاهش سطح خیس شده زمین و افزایش حداکثر سطح خیس شده پروفیل‌ خاک در سطح معنی‌دار یک درصد گردیده است.

چکیده هدف: در این پژوهش از شاخص‌های سنجش از دور و شاخص اقلیمی SPEI در بازه‌های ۱، ۵ و ۱۰ ساله برای پایش و ارزیابی خشکسالی در استان خوزستان استفاده شد. مواد و روش‌ها: داده‌های لندست و داده‌های اقلیمی ۱۳ ایستگاه هواشناسی برای دوره 30 ساله (1372-1402) استفاده شدند. شاخص‌های NDVI، LST، MNDWI، NDSI و شاخص SPEI پردازش شدند. Google Earth Engine برای استخراج شاخص‌های سنجش از دور، R-STUDIO برای محاسبه SPEI و Python برای انجام تحلیل‌های آماری و ترسیم نمودارها استفاده شدند. نتایج: مناطق شمالی و شرقی استان در بازه ۵ ساله، درجه خشکسالی بیشتری داشتند. NDVI نشان داد که پوشش گیاهی در مناطق مرکزی افزایش و در کوهستان‌ها کاهش یافته است. MNDWI نوسانات پهنه‌های آبی و NDSI کاهش پوشش برف را نشان دادند. LST افزایش دمای سطح زمین را نشان داد و SPEI دوره‌های طولانی خشکسالی را در ایستگاه‌هایی مانند آبادان و باغملک شناسایی کرد، اما در دزفول/سردشت بهبود وضعیت رطوبتی مشاهده شد. نتیجه‌گیری: شاخص‌های سنجش از دور در آشکارسازی تغییرات کوتاه‌مدت (۱ ساله) و ارائه داده‌های مکانی کارایی بیشتری داشتند، در حالی که SPEI برای تحلیل الگوهای بلندمدت (۵ و ۱۰ ساله) و شناسایی دوره‌های خشکسالی بلندمدت مناسب‌تر بود. همچنین، افزایش LST، کاهش NDSI و نوسانات پهنه‌های آبی نشان‌دهنده تأثیرات ترکیبی خشکسالی و گرمایش اقلیمی در خوزستان است. نتایج نشان داد که خشکسالی در مناطق مختلف استان یکنواخت نبوده است. مناطق شمالی و شرقی در بازه ۵ ساله آسیب‌پذیرتر بوده‌اند، در حالی که مناطق مرکزی به دلیل نزدیکی به منابع آبی و توسعه اراضی کشاورزی، وضعیت بهتری داشته‌اند.