آب و خاک

چکیده چکیده
هدف از این تحقیق، برآورد مولفه‌های هیدروگراف‌های واحد حاصل از چند رویداد بارش-رواناب در حوضه آبریز سامیان واقع در استان اردبیل با استفاده از روش بهینه‌سازی غیرخطی همراه با کاربرد توابع توزیع احتمال می-باشد. بمنظور تعیین بهینه مقادیر پارامترهای توابع توزیع، از نرم‌افزار Mathematica و روش برنامه‌ریزی غیرخطی استفاده شد. در نهایت، هیدروگراف‌های رواناب مستقیم با استفاده از هیتوگراف‌های بارش موثر و هیدروگراف‌های واحد متناظر، محاسبه شده و با هیدروگراف‌های رواناب مستقیم مشاهده‌‌ای مقایسه شدند. از معیارهای عملکرد ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE) و ضریب همبستگی (CC) برای بررسی توانایی توابع احتمال استفاده ‌شد. روش کلاسیک حداقل مربعات نیز برای استخراج هیدروگراف‌های واحد استفاده شده و کارآیی آن با نتایج مدل بهینه‌سازی غیرخطی مقایسه می‌شود. نتایج نشان داد که در دوره آزمون، با در نظر گرفتن مقادیر متوسط توابع عملکرد توزیع‌ها در هر رویداد، توزیع‌های لوگ نرمال (با متوسط خطای RMSE و MAE برابر 0134/0 و 01115/0 و متوسط CC برابر 823/0) و توزیع نرمال (با متوسط خطای RMSE و MAE برابر 0142/0 و 01275/0 و متوسط CC برابر 739/0) بترتیب دارای پتانسیل بالا در تخمین هیدروگراف‌های واحد حوضه می‌باشند. خطاهای توزیع‌های پیرسون و ناکاگامی در هر دو رویداد بیشتر از بقیه توزیع‌ها بود. روش حداقل مربعات نیز مقادیر معیارهای عملکرد بهتری از همه توزیع‌ها در هر دو رویداد نشان داد. بطورکلی، می‌توان نتیجه گرفت که توزیع لوگ نرمال بهترین توزیع برای برآورد هیدروگراف‌های واحد (بویژه در برآورد شاخه بالارونده و زمان و دبی اوج) در حوضه آبریز سامیان می‌باشد.
واژه‌های کلیدی: بهینه‌سازی غیرخطی، حداقل مربعات، رویداد بارش-رواناب، نرم‌افزار Mathematica، هیدروگراف واحد

چکیده تبخیر-تعرق مرجع (ETo) یکی از مؤلفه‌های مهم در مدیریت منابع آب و برنامه‌ریزی آبیاری است. داده‌های هواشناسی زمینی مورد استفاده برای تخمین این پارامتر اغلب در بسیاری از مناطق با محدودیت دسترسی و پراکندگی ناهمگن ایستگاه‌ها مواجه هستند. پژوهش حاضر با هدف بررسی امکان‌پذیری جایگزینی داده‌های زمینی با پارامترهای سنجش از دور در برآورد روزانه ETo به روش فائو-پنمن-مونتیث انجام شد. بدین منظور، داده‌های ۱۵ ایستگاه هواشناسی در استان آذربایجان شرقی (دوره ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۳ میلادی) همراه با داده‌های ماهواره‌ای مودیس (MODIS) شامل دمای سطح زمین، تابش خورشیدی، آلبدو، NDVI، زاویه زنیت خورشید و داده‌های رطوبت خاک ماهواره GLDAS مورد استفاده قرار گرفت. چهار مدل یادگیری ماشین شامل رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR)، ماشین تقویت گرادیان سبک (LightGBM)، شبکه کانولوشنی زمانی (TCN) و مدل ترکیبی TCN-GRU در قالب شش سناریوی ورودی (از داده‌های حداقل زمینی تا ترکیب کامل ماهواره‌ای و زمینی) توسعه و ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که مدل TCN-GRU با ضریب تبیین ۰٫۹۷۵ و خطای نرمال‌شده ۷٫۶ درصد در سناریوی ترکیبی IC5 (شامل متغیرهای کامل ماهواره‌ای به همراه دمای بیشینه و رطوبت نسبی) بهترین عملکرد را دارد. در مقابل، سناریوهای صرفاً ماهواره‌ای IC2 تا IC4 با کاهش چشمگیر دقت همراه بودند. آزمون دیبولد-ماریانو نشان داد که برتری مدل TCN-GRU نسبت به GPR و LightGBM در همه سناریوها معنادار است (۰٫۰۱p <) در حالی که تفاوت آن با TCN تنها در سناریوی IC5 معنادار می‌باشد. تحلیل همبستگی پیرسون نیز حاکی از آن بود که دمای بیشینه (۰٫۹۳) و تابش خورشیدی (۰٫۹۱) قوی‌ترین همبستگی مثبت و زاویه زنیت خورشید (۰٫۸۸-) و رطوبت نسبی (۰٫۷۳-) قوی‌ترین همبستگی منفی را با ETo دارند. به طور کلی، اگرچه داده‌های سنجش از دور به تنهایی قادر به جایگزینی کامل داده‌های زمینی نیستند، اما ترکیب آن‌ها با حداقل متغیرهای زمینی Tmax و RH می‌تواند دقت قابل قبولی (۸٪NRMSE <) ارائه دهد.

چکیده امروزه یکی از مهم‌ترین مشکلات منابع آبی کشور کاهش کیفی منابع آب است. نیاز روزافزون آب منجر به بهره‌برداری بی‌رویه از آب زیرزمینی و افت مداوم سطح آب در آبخوان‌ها شده است و به تبع آن مشکلات زیست‌محیطی و ازجمله کیفیت آب زیرزمینی نیز در خطر قرار گرفته و روندی رو به نابودی را ایجاد نموده است. ازاین‌رو تحلیل روندهای زمانی و تغییرات مکانی کیفیت آب زیرزمینی نقش بسزایی در مدیریت پایدار منابع آب ایفا می‌کند. هدف پژوهش حاضر بررسی روند زمانی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی با بهره‌گیری از آزمون من‌کندال و برآورد شیب سن و همچنین تحلیل تغییرات مکانی کیفیت آب زیرزمینی با استفاده از شاخص کیفیت منابع آب زیرزمینی (GQI) در آبخوان بهاباد می‌باشد. بدین‌منظور از پارامترهای کل جامدات محلول، کلر، سولفات، سدیم، کلسیم و منیزیم مربوط به 9 چاه در دوره زمانی 1402-1381جهت بررسی روند زمانی و مکانی استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که کیفیت آب زیرزمینی در آبخوان بهاباد طی دوره زمانی ۱۳۸۱ تا ۱۴۰۲ در طبقه قابل قبول قرار دارد، اما روند کاهشی اندک اما معناداری در کیفیت مشاهده شد. بررسی توزیع مکانی پارامترهای کیفی حاکی از آن است که الگوی شوری و غلظت یون‌ها بیش از عوامل زمین‌شناختی طبیعی، تحت تأثیر فشارهای انسانی ازجمله برداشت بی‌رویه، افت سطح ایستابی و انتقال بین‌حوضه‌ای آب قرار دارد. تحلیل روند زمانی با استفاده از آزمون‌های آماری، ناهمگنی مکانی قابل ‌ملاحظه‌ای را آشکار ساخت. پارامتر Mg² در تمام ایستگاه‌ها روند افزایشی معنادار داشت به‌طوری‌که مقدار شیب سن بین 05/0 تا 23/0 متغیر است، درحالی‌که Na و SO₄²⁻ در برخی چاه‌ها روند کاهشی یا بدون روند نشان دادند. TDS نیز عمدتاً روندهای متفاوتی (اغلب کاهشی اما در یک ایستگاه افزایشی شدید) از خود بروز داد. همچنین مقایسه روش‌های درون‌یابی نشان داد که در شرایط نمونه‌برداری محدود و همبستگی مکانی ضعیف، روش‌های قطعی اغلب دقت پیش‌بینی بالاتری نسبت به روش‌های زمین‌آماری (کریجینگ و کریجینگ بیزین تجربی) ارائه کردند. در نهایت، با وجود کاهش اندک شاخص GQI (در بازه‌ای بین 5/0- تا 1/0+ درصد)، نقشه تغییرات آن نتوانست شدت محلی کاهش کیفیت به‌ویژه در پارامترهای تعیین‌کننده مانند TDS، Na⁺ و SO₄²⁻ را به‌طور کامل منعکس کند. این یافته بیانگر آن است که شاخص‌های ترکیبی مانند GQI می‌توانند اثرات متضاد روندهای پارامتری را تا حدی خنثی کرده و تصویری متعادل‌تر و واقع‌بینانه‌تر از وضعیت کلی کیفیت ارائه دهند. در انتها مشخص شد، تغییرپذیری مکانی آلاینده‌های مختلف و طیف گسترده پارامترهای اندازه‌گیری شده و همچنین توصیف کیفیت آب، امری دشوار است؛ بنابراین استفاده از شاخص‌ها می‌توانند شرایط کلی کیفیت آب را به ‌طورخلاصه و قابل‌درک ارائه کند.

چکیده حفر تونل‌های انتقال آب، اگرچه نقش مهمی در تأمین منابع آبی ایفا می‌کند، اما می‌تواند موجب اختلالات جدی در رژیم هیدروژئولوژیکی و آبدهی چشمه‌ها شود. در این پژوهش، اثرات احتمالی حفاری تونل انتقال آب هزارمسجد در شمال شرق ایران بر 45 چشمه پیرامونی، با استفاده از دو رویکرد شاخص خطر افت (DHI) و شاخص اثر تونل بر آبدهی چشمه (TIS) مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. منطقه مورد مطالعه در زون ساختاری کپه‌داغ واقع شده و با گسترش سازندهای آهکی مزدوران و تیرگان، شکستگی‌های تکتونیکی فعال و تراکم بالای چشمه‌ها شناخته می‌شود. در روش DHI، هفت پارامتر هیدروژئولوژیکی و هندسی شامل نفوذپذیری، فراوانی شکستگی، ضخامت روباره، زون پلاستیک، ارتباط با گسل، نوع چشمه و فاصله از تونل لحاظ شد. در مقابل، روش TIS بر چهار عامل عملکردی شامل شدت آب ورودی به تونل، فاصله چشمه– تونل، ارتباط هیدرولیکی و قابلیت تغذیه مجدد آبخوان متمرکز است. نتایج DHI نشان می‌دهد که حدود 11 درصد از چشمه‌ها در معرض کاهش شدید آبدهی تا خشکیدگی کامل قرار دارند، در حالی‌که اکثریت چشمه‌ها کاهش بخشی یا ناچیز را تجربه خواهند کرد. طبقه‌بندی TIS نیز نشان داد که 5 چشمه در کلاس افت قابل توجه، 20 چشمه در کلاس افت متوسط و 20 چشمه در کلاس بدون تأثیر قرار می‌گیرند. مقایسه نتایج حاکی از آن است که DHI در تبیین مکانیزم‌های ساختاری نشت و TIS در اولویت‌بندی مدیریتی و پیامد‌محور چشمه‌ها کارآمدتر است. استفاده توأمان از این دو روش، چارچوبی قابل اعتماد برای مدیریت مخاطرات هیدروژئولوژیکی پروژه‌های تونل‌سازی فراهم می‌کند.

چکیده سدهای خاکی با هسته رسی از سازه‌های کلیدی هیدرولیکی در تأمین آب شرب، کشاورزی و مدیریت سیلاب هستند، اما بیش از ۳۵ درصد خرابی‌های تاریخی آن‌ها ناشی از تراوش و فرسایش داخلی است. این پژوهش بر سد خاکی نهند (استان آذربایجان شرقی) تمرکز دارد و تأثیر افزایش ۱۰ درصدی ابعاد هندسی زهکش قائم‑افقی دودکشی شامل افزایش طول از ۱۵ به ۵/۱۶ متر و ضخامت از ۵/۱ به ۶۵/۱ متر را به روش عددی اجزای محدود در نرم‌افزار GeoStudio 2024 بررسی می‌کند. انتخاب گام افزایش ۱۰ درصد بر اساس تحلیل حساسیت اولیه و مطالعات مرجع صورت گرفته است. مدل عددی با شبکه‌ای متشکل از ۱۲۸۰۰ المان درجه دوم، شرایط مرزی واقعی شامل بار آبی (هد هیدرولیکی) بالادست معادل ۳۵ متر و پایین‌دست معادل ۵ متر و اعتبارسنجی جامع بر پایه داده‌های ۱۸ ساله ابزار دقیق شامل ۲۲ پیزومتر و ۶ چاه مشاهده‌ای (ضریب تعیین ۹۸۲/۰=²R و ریشه میانگین مربعات خطا ۶۸/۰ متر) توسعه یافت. نتایج نشان داد که این افزایش ابعاد: دبی تراوشی کنترل‌شده را ۳/۲۲ درصد افزایش داد (از ۰۰۸/۰ به ۰۰۹۸/۰ متر مکعب بر ثانیه در واحد عرض)، فشار آب حفره‌ای میانگین در هسته رسی را ۷/۳۱ درصد کاهش داد (از ۱۸۰/۲ به ۱۲۳/۱ کیلوپاسکال)، افت هد هیدرولیکی کل را ۳/۹ درصد کاهش داد، گرادیان خروج را در ۲/۹۴ درصد موارد زیر حد ایمن ۸/۰ نگه داشت، ضریب اطمینان شیب پایین‌دست را ۵/۲۵ درصد بهبود بخشید (از ۴۵/۱ به ۸۲/۱) و اثر قوس‌داری سه‌بعدی باعث کاهش ۴/۱۸ درصدی دبی کل نسبت به تحلیل دوبعدی گردید. تحلیل مونت‌کارلو با ۱۰۰۰۰ اجرا، احتمال وقوع خرابی را به کمتر از ۳/۰ درصد کاهش داد. واسنجی (کالیبراسیون) مدل با استفاده از الگوریتم Levenberg‑Marquardt و داده‌های پیزومتری بلندمدت انجام شد که دقت بالای مدل را در بازسازی رفتار هیدرولیکی سد تأیید نمود. این بهینه‌سازی ساده و کم‌هزینه، کارایی زهکشی و ایمنی کلی سد را به‌طور چشمگیری ارتقا داده و چارچوبی عملی با قابلیت تعمیم ۵/۹۴ درصدی برای طراحی سدهای مشابه ارائه می‌دهد.

چکیده افزایش جمعیت و تقاضا برای غذا تغییراتی را در عملیات‌های کشاورزی و بالا رفتن مصرف نهاده‌هایی چون سوخت، برق، کودهای شیمیایی و سموم به همراه داشته است. این پژوهش به تحلیل و مقایسه مصرف آب و انرژی در تولید برنج، ذرت علوفه‌ای و سیب‌زمینی در شهرستان‌های درود، کوهدشت و ازنا در استان لرستان در سال 1403 می‌پردازد. جامعه آماری شامل هزار کشاورز فعال در تولید این محصولات در شهرستان‌های مذکور بوده و حجم نمونه بر اساس فرمول کوکران (با سطح اطمینان 95 درصد و میزان خطای 7 درصد)، 188 نفر برآورد گردید. مقایسه مصرف انرژی ورودی در محصولات سیب‌زمینی، برنج و ذرت علوفه‌ای نتایج متفاوتی را نشان داد به‌طوری‌که، سیب‌زمینی با 123048 مگاژول بر هکتار، بیشترین و ذرت علوفه‌ای با 98644 مگاژول، کمترین میزان مصرف انرژی را دارند. همچنین، ذرت علوفه‌ای با 85/60 درصد بالاترین وابستگی نسبی به انرژی سوخت را دارد، در حالی‌که این نسبت برای برنج 50 درصد و سیب‌زمینی 17/58 درصد است. این یافته بر اهمیت تفکیک منابع انرژی برای درک بهتر الگوهای مصرف در محصولات مختلف تأکید دارد. مقایسه اجزای انرژی ورودی، حاکی از بالابودن سهم سوخت فسیلی در همه محصولات است؛ بیشترین درصد سوخت در ذرت علوفه‌ای (85/60 درصد) و بیشترین میزان عددی مربوط به سیب‌زمینی (09/715084 مگاژول در هکتار) است. پس از سوخت فسیلی، ماشین‌آلات کشاورزی با متوسط سهم 30 درصد و کودهای شیمیایی با میانگین 10 درصد در رتبه‌های بعدی قرار دارند. از نظر مصرف انرژی آب آبیاری، برنج (28/9 درصد) و ذرت علوفه‌ای (06/2 درصد) به‌ترتیب بیشترین و کمترین میزان را دارند. نتایج فوق تأکید می‌نماید که ارتقاء کارایی مصرف انرژی در بخش کشاورزی کشور نیازمند راهکارهایی از جمله استفاده از فناوری‌های نوین آبیاری، اصلاح شیوه‌های مصرف نهاده‌ها، آموزش بهره‌برداران و توسعه کشاورزی پایدار و دانش‌بنیان است.

چکیده نور یکی از مؤلفه‌های مهم رشد در گیاه بوده و تولید ماده خشک تابعی از نور جذب شده و کارایی مصرف نور است. به‌منظور بررسی تأثیر تنش کمبود رطوبت بر کارایی جذب و مصرف نور سه رقم لوبیا قرمز آزمایشی به‌صورت اسپلیت پلات بر پایه طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی طی سه سال (1400 تا 1402) اجرا شدند. تیمارها شامل آبیاری به‌عنوان عامل اصلی (۱۰۰، 80 و 60 درصد نیاز آبی) و ارقام لوبیا قرمز (افق، یاقوت و درخشان) به‌عنوان عامل فرعی بود. جهت اعمال تیمارهای آبیاری حجم آب مصرفی با استفاده از روش تشتک تبخیر محاسبه شد. مقادیر آب آبیاری در هر تیمار به‌ترتیب 68۰۰، ۵4۴۰ و ۴0۸۰ متر مکعب در هکتار برای سال ۱۴۰۱ و 72۰۰، ۵76۰ و ۴32۰ متر مکعب در هکتار برای سال 1402 تعیین شد. نتایج نشان داد محتوای حجمی رطوبت خاک در تیمارهای آبیاری و ارقام مورد بررسی تغییرات متفاوتی داشت. تنش شدید رطوبت باعث کاهش شاخص سطح برگ، وزن خشک کل و عملکرد دانه شد. بالاترین کارایی مصرف نور در مرحله رویشی و زایشی برای رقم‌ یاقوت در مقایسه با سایر ارقام به‌ترتیب به میزان 36/1، 54/0 گرم بر مگاژول بود. در سال 1401 در مقایسه با سال‌های دیگر به علت پائین­تر بودن میانگین دمای طول دوره رشد (27 درجه سانتی­گراد)، صفات اندازه­گیری شده مقادیر بالاتری داشتند. صرف‌نظر از سال، بالاترین عملکرد دانه (5/192 گرم در متر مربع) متعلق به رقم افق در شرایط آبیاری مطلوب و پائین­ترین عملکرد دانه (9/80 گرم در متر مربع) متعلق به رقم درخشان در شرایط تنش شدید رطوبت بود. بطورکلی رقم افق باتوجه‌به فرم بوته ایستاده و زودرسی علاوه بر صرفه‌جویی در مصرف آب، به‌دلیل عملکرد بالاتر، مناسب مناطقی است که با کمبود آب مواجه هستند.

چکیده  
کمبود آب به‌عنوان یکی از چالش‌های اصلی در بخش کشاورزی، به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک، ضرورت بهینه‌سازی مصرف آب در تولید محصولات استراتژیک مانند چغندرقند را دوچندان کرده است. تعیین الگوی آبیاری بهینه که بتواند همزمان اهداف عملکردی، فنی و اقتصادی را تأمین کند، نیازمند رویکردی جامع و چندبعدی است. روش‌های سنتی ارزیابی که اغلب بر یک یا چند شاخص محدود متمرکزند، قادر به ارائه تصویری کامل از تبادلات بین معیارهای مختلف نیستند. در این راستا، روش‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره (MCDM) با قابلیت درنظرگیری همزمان و سازشی شاخص‌های کمی و کیفی، ابزاری کارآمد برای اولویت‌بندی گزینه‌های مدیریتی محسوب می‌شوند. روش ویکور (VIKOR) به‌عنوان یکی از روش‌های سازشی معتبر، با محاسبه نزدیکی هر گزینه به راه‌حل ایده‌آل، امکان انتخاب گزینه‌ای را فراهم می‌کند که بیشترین رضایت گروهی را در بین معیارهای متعارض به ارمغان آورد. بنابراین، پژوهش حاضر با به‌کارگیری این روش نوین، به ارزیابی تأثیر ضرایب مختلف تخلیه مجاز رطوبت خاک (MAD) بر سیستم آبیاری چغندرقند می‌پردازد. این پژوهش طی دو سال زراعی در مزرعه تحقیقاتی مؤسسه تحقیقات خاک و آب کشور (کرج) انجام شد. آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تیمار آبیاری بر اساس ضرایب درصد تخلیه مجاز رطوبت خاک (40%=MAD، %60=MAD و 80%=MAD) و در چهار تکرار اجرا گردید. داده‌های مربوط به تبخیر-تعرق، عملکرد ریشه، بهره­وری آب، انرژی و شاخص‌ اقتصادی جمع‌آوری و مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تیمار با 60 درصد تخلیه رطوبت خاک با ایجاد تعادل بهینه بین معیارهای عملکردی (عملکرد ریشه و بهره­وری آب)، فنی (بهره‌وری انرژی) و اقتصادی (نسبت سود به هزینه)، به‌عنوان گزینه برتر در شرایط نرمال منابع آب شناسایی شد. در سال اول، این تیمار با شاخص ویکور (2971/0=Q) و در سال دوم با شاخص ویکور (1463/0=Q) در رتبه اول قرار گرفت. این تیمار در سال اول با عملکرد 35/36 تن در هکتار و بهره­وری آب 07/5 کیلوگرم بر متر مکعب و در سال دوم با عملکرد 4/45 تن در هکتار و بهره­وری آب 8/5 کیلوگرم بر متر مکعب، تعادل مناسبی بین معیارهای عملکردی و اقتصادی ایجاد نمود. تحلیل حساسیت با روش مونت کارلو نیز پایداری این برتری را با احتمال 94/85 درصد در سال اول و 100% درصد در سال دوم تأیید کرد.

چکیده شاخص استاندارد شده بارش- تبخیر و تعرق (SPEI)، از پُرکاربردترین شاخص‌های ارزیابی خشکسالی در سطح جهان به شمار می‌رود. این شاخص، از متغیر‌های بارش و دما (به منظور تخمین تبخیر و تعرق) به عنوان داده‌های ورودی خود برای ارزیابی خشکسالی استفاده می‌کند و به این ترتیب به عنوان یک شاخص دومتغیره خشکسالی شناخته می‌شود. محدودیت دسترسی به داده‌های ایستگاهی بلندمدت و یکنواخت در گستره‌هایی با پیچیدگی ناهمواری و تنوع اقلیمی زیاد (به مانند ایران)، چالش جدی برای پایش دقیق شرایط خشکسالی ایجاد می‌کند. در این راستا، پایگاه داده شبکه‌بندی شده جهانی از این شاخص (SPEIbase) مبتنی بر تلفیق داده‌های ماهواره‌ای، مدل‌های اقلیمی و داده‌های اندازه‌گیری شده، توسعه داده شده است. بنابراین، این پژوهش به بررسی سطح توافق بین SPEI و SPEIbase به‌عنوان ابزارهای ارزیابی خشکسالی در مقیاس‌های زمانی 1، 3، 6، 9 و 12 ماهه متمرکز است تا قابلیت اطمینان به جایگزینی آن را به‌دلیل وضوح زمانی و مکانی بالا و دسترسی سریع‌تر فراهم نماید. ارزیابی میزان هماهنگی و توافق بین SPEI و SPEIbase از طریق آزمون همبستگی خطی پیرسون، آزمون وزن‌دار کاپای کوهن و نمودار بلند- آلتمن انجام گرفته است. شاخص SPEI بر مبنای داده‌های بارش و دمای مقیاس ماهانه از 43 ایستگاه هواشناسی ایران در دوره 1986 تا 2023 و بر پایه برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل مبتنی بر معادله تورنت‌ویت محاسبه شده است. شاخص SPEIbase نیز که بر مبنای مجموعه داده‌های سری زمانی اقلیمی نسخه 09/4 واحد تحقیقات اقلیمی و بر پایه برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل مبتنی بر معادله پنمن- مانتیث فائو 56، محاسبه شده برای دوره مشابه استخراج شده است. یافته‌ها بیانگر ضریب همبستگی قوی و توافق زیاد بین SPEI و SPEIbase در اکثر مناطق ایران است. به‌طور کلی، میزان همبستگی از مقیاس‌های کوتاه‌تر (1 و 3 ماهه) به مقیاس‌های بلندتر (6، 9 و 12 ماهه) افزایش دارد. به‌عنوان یافته کلی، SPEIbase در بسیاری از مناطق ایران، به‌ویژه در نواحی کوهستانی، قابلیت جایگزینی برای داده‌های ایستگاهی را دارا می‌باشد.

چکیده کینوا یکی از گیاهان زراعی علوفه­ای برای تأمین امنیت غذایی در جهان معرفی شده است که شرایط تنش آبی و خشکی را تا حدودی می­تواند تحمل کند. لیکن، توسعه کشت آن در شرایط تنش آبی و خشکی در استان خوزستان می­بایست براساس تعیین حدود مقادیر آب آبیاری و تعیین تحمل آن به مقدار شوری باشد. پژوهش حاضر به­منظور بررسی اثر مقادیر مختلف آب آبیاری و سطوح مختلف شوری بر پارامترهای کمی و کیفی گیاه کینوا، انجام شد. برای انجام کار، گیاه کینوا تحت آبیاری قطره­ای و به‌صورت پالسی کشت گردید. تیمارهای مورد پژوهش شامل مقدار آب آبیاری (I1: 60، I2: 80 و I3: 100 درصد ظرفیت زراعی)، کیفیت آب (F (شیرین): 5/0 و S (شور): 6 دسی­زیمنس بر متر) و دو مدیریت آبیاری قطره­ای پیوسته (C) و قطره­ای پالسی (P) بود. در پایان فصل رشد به­منظور تعیین خصوصیات کمی گیاه همچون ارتفاع، قطر ساقه، شاخص سطح برگ، طول ریشه، حجم ریشه، وزن تر و خشک ریشه و عملکرد تر و خشک علوفه نمونه­برداری انجام شد. همچنین جهت بررسی تأثیر تیمارها بر کیفیت علوفه‌ی کینوا، پارامترهای کیفی شامل مقدار کلروفیل a و b برگ، محتوای پرولین برگ، کل مواد مغذی قابل هضم (TDN)، درصد پروتئین خام (CP)، درصد دیواره سلولی (همی‌سلولز و لیگینین) (NDF) و درصد دیواره سلولی عاری از همی‌سلولز (ADF) اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد تیمارهای آبیاری قطره­ای پیوسته با آب شیرین و عمق 100 درصد، آبیاری قطره­ای پالسی و عمق 100 درصد (پالس اول آب شیرین، پالس دوم آب شیرین، پالس سوم آب شیرین)، آبیاری قطره­ای پیوسته با آب شیرین و عمق 80 درصد و آبیاری قطره­ای پالسی و عمق 80 درصد (پالس اول آب شیرین، پالس دوم آب شیرین، پالس سوم آب شیرین) بالاترین صفات کمی را داشتند. بیشترین مقدار ارتفاع، قطر ساقه، شاخص سطح برگ، وزن علوفه تر و خشک به‌ترتیب 94 سانتی­متر، 1/10 میلی­متر، 23/152 سانتی­متر مربع، 25/31420 و 14/8256 کیلوگرم در هکتار از تیمار آبیاری قطره‌ای پیوسته با 100 درصد نیاز آبی گیاه و آبیاری با آب شیرین به­دست آمد. در این تیمارها، شوری نهایی خاک نزدیک به شوری اولیه در زمان آزمایش بود و بیشترین مقدار کلروفیل a و b و کارتنوئید نیز مشاهده گردید. مقدار TDN و ADF در دو تیمار آبیاری قطره­ای پیوسته با آب شیرین و عمق 100 درصد، آبیاری قطره­ای پالسی و عمق 100 درصد (پالس اول آب شیرین، پالس دوم آب شیرین، پالس سوم آب شیرین) دارای مقادیر بالایی بود. با این وجود این تیمارها میزان قند محلول، پرولین و پروتئین پایینی داشتند. اعمال آب شور به تنهایی یا ترکیب با پالس­های شیرین و تنش آبی در تیمارهای شماره 2، 4 و 12 الی 30 سبب افزایش کیفیت علوفه تولیدی (به‌دلیل قند محلول، پرولین و پروتئین بالا) شد. بالاترین مقدار بهره­وری مصرف آب از تیمار 26 که شامل آبیاری قطره­ای پالسی و عمق 60 درصد (پالس اول آب شیرین، پالس دوم آب شور، پالس سوم آب شیرین) به­دست آمد. همچنین با توجه به اعمال آب شور در این تیمار کیفیت علوفه نیز بالا بود. لذا با توجه به این­که در تولید محصولات علوفه­ای هم بهره­وری مصرف آب و هم کیفیت مورد توجه است، توصیه می­شود در شرایط استفاده از آب شور و آبیاری قطره­ای پالسی از این تیمار استفاده شود.

چکیده به‌منظور ارزیابی و مقایسه ارقام تجاری موجود گندم نان از نظر عملکرد و بهره‌وری آب، آزمایشی در قالب بلوک‌های کامل تصادفی به‌مدت دو سال زراعی از 1400 الی 1402 در مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی صفی‌آباد اجرا شد. در این آزمایش تیمار افقی شامل پنج سطح مقادیر آب (25%، 50%، 75%، 100% و 125% نیاز آبیاری و تیمارهای عمودی شامل شش رقم گندم آزادگان، اوج، برات، جلال، داریون و مهرگان با سه تکرار بود. نیاز آبی بر اساس روش تشت تبخیر محاسبه و اعمال تیمارهای آبیاری با استفاده از روش آبیاری نواری - قطره‌ای (تیپ) انجام شد. در تجزیه واریانس مرکب اثر سال به‌دلیل شرایط اقلیمی هر سال به‌ویژه در مقدار و پراکنش بارش مؤثر، معنی‌دار شد. حداکثر تغییرات عملکرد دانه ارقام در تأمین نیاز آبی طی دو سال به‌ترتیب 10 و 30 درصد و مقدار تولید دانه به‌ازای هر میلی‌متر آب مصرفی ارقام در محدوده 43/18 تا 38/22 کیلوگرم در هر هکتار بود. در تیمارهای آبیاری مجزای هر دو سال، میانگین صفات عملکرد دانه و بهره‌وری آب مصرفی به‌ترتیب در ارقام داریون، مهرگان و جلال از متوسط کل ارقام بالاتر بود. میانگین دو‌ساله بهره‌وری آب این ارقام در آبیاری کامل به‌ترتیب 57/2، 46/2 و 42/2 کیلوگرم در متر مکعب آب مصرفی اندازه‌گیری شد. با انتخاب رقم و مدیریت کم آبیاری متناسب آن، شاخص‌های بهره‌وری آب کاربردی و آب مصرفی به‌ترتیب تا 63 و 93 درصد افزایش داشت. در تجزیه کلاستر در محیط نرم‌افزار R بر اساس ضرایب مدل‌های رگرسیون عملکرد دانه- تأمین نسبی آب و نیاز آبی، ارقام خوشه‌بندی و توصیه‌های کاربردی برای هر خوشه ارائه شد.

چکیده ناهماهنگی وضعیت منابع و مصارف آب یکی از چالش‌های اصلی در توسعه پایدار به شمار می‌رود. در این مطالعه با مقایسه منابع و مصارف مختلف در حوضه آبریز تجن تلاش شده است تا تعادل بین آنها بررسی و میزان کمبودها مشخص شود. در این راستا از اطلاعات آماربرداری ایستگاه‌های آب‌سنجی رودخانه‌ها، آمار ورودی و خروجی سد شهید رجائی طی دوره ده ساله 1390-1400 و اطلاعات منابع آب زیرزمینی منطقه استفاده شده است. نیاز سالانه کشاورزی و آبزی‌پروری، شرب و محیط‌‌‌‌زیستی حوضه آبریز تجن به‌ترتیب معادل 598، 7/68 و 100 میلیون متر مکعب در سال برآورد شده است. منابع آب در دسترس شامل آب تنظیمی سد شهید رجائی، جریان به‌هنگام رودخانه­های حوضه میانی، ذخیره آب‌بندان­ها و منابع آب زیرزمینی است. برای مقایسه مصارف با منابع آب قابل دسترس از سه سطح مقایسه شامل سال آبی نرمال، خشک و خیلی‌خشک استفاده شده است. حجم آب قابل استحصال از سد شهید رجائی در شش ماهه اول سال برای سال آبی نرمال، خشک و خیلی‌خشک به‌ترتیب معادل 231، 194 و 122 میلیون متر مکعب است. حجم آب قابل استحصال از آب‌بندان­ها و چاه­های واقع در محدوده نیز به‌ترتیب 8/12 و 176 میلیون متر مکعب در سال برآورد شده است. نتایج حاصل از مقایسه نیازها و منابع آب موجود نشان می دهد که میزان کمبود آب در کل حوضه آبریز تجن در سال‌های آبی نرمال، خشک و خیلی‌خشک به‌ترتیب 166، 231 و 324 میلیون متر مکعب است.

چکیده سیلاب به‌عنوان یکی از مخرب‌ترین بلایای طبیعی، هر ساله خسارات جانی و مالی فراوانی به جوامع وارد می‌کند. در این پژوهش، یک سامانه‌ی نرم‌افزاری یکپارچه Web-GIS برای پیش‌بینی و هشدار سیل طراحی و توسعه داده شده است. در این سامانه، از بستر نرم‌افزاری محبوب React برای توسعه رابط کاربری (GUI) بهره گرفته شده است. برنامه‌نویسی سمت سرور در زبان Python و کتابخانه تحت وب آن Django انجام شده و در همین بخش، پایگاه اطلاعاتی PostgreSQL و افزونه مکانی آن PostGIS برای ذخیره‎سازی اطلاعات استفاده شده است. سرویس‎دهنده نقشه نیز در این سامانه نرم‎افزار GeoServer انتخاب شده است. سامانه‌ یکپارچه پیش‌بینی و هشدار سیل، با استفاده از تلفیق مدل‌ پیش‌بینی بارش WRF، مدل‌ هیدرولوژیکی HEC-HMS و همچنین مدل هیدرولیکی HEC-RAS (2D)، به پیش‌بینی سیلاب و پهنه‌بندی آن می‌پردازد. این سامانه برای حوضه آبریز سیل‌خیز گرگانرود پیاده‌سازی شده است. حوضه آبریز گرگانرود، به دلیل ویژگی‌های جغرافیایی و اقلیمی خاص خود، در معرض سیلاب‌های مکرر و گسترده قرار دارد. مدل‌ پیش‌بینی بارش WRF برای تخمین بارش با افق زمانی پیش‌بینی 6 ساعت تا 48 ساعت آینده آماده‌سازی شده‌ است و به منظور بهبود دقت پیش‌بینی‌ها، پارامترهای نرم‌افزارها واسنجی و تحلیل حساسیت شده‌اند. این پژوهش با ترکیب مدل‌های پیشرفته، دقت پیش‌بینی‌ها را افزایش داده و ابزار مؤثری برای مدیریت بهتر سیلاب‌ها فراهم می‌آورد. این سامانه با فراهم آوردن افق پیش‌بینی ۴۸ ساعته برای وقوع سیل و همچنین غلبه بر چالش‌های محاسباتی از طریق به‌کارگیری زیرساخت پردازش قوی (HPC) و مدل‌سازی متمرکز بر نواحی کلیدی، می‌تواند به‌عنوان ابزاری عملیاتی برای مدیریت بحران در مناطق سیل‌خیز عمل نماید.

چکیده خشکسالی یکی از پدیده­های زیان‌­بار آب‌ و هوایی است که علاوه‌ بر آب‌های سطحی تأثیر آن بر منابع آب زیرزمینی نیز بایستی پایش و شناسایی شود. هدف اصلی مقاله حاضر، مطالعه و بررسی اثرات خشکسالی بر رفتار سفره آب زیرزمینی دشت قزوین با استفاده از شاخص خشکسالی منبع آب زیرزمینی (GRI) بوده است. برای این منظور تراز آب زیرزمینی به‌‌عنوان معیار اصلی مطالعه در چاه­هایی با کمترین، بیشترین و مقادیر متوسط افت، مورد بررسی قرار گرفت. از آمار سال­های 1390-1345 به دلیل کامل بودن اطلاعات استفاده و محاسبات و ارزیابی‌های لازم انجام شد. نتایج نشان داد که یک روند کاهشی در مقادیر شاخص GRI طی سال­های 1380-1375 وجود داشته و از طرف دیگر در همین محدوده زمانی، خشکسالی‌های با درجات بالا در سفره ‌آب زیرزمینی مورد مطالعه رخ داده است. همچنین نتایج بیانگر وجود همبستگی معنی‌داری در سطح 99 درصد شاخص خشکسالی هیدروژئولوژیکی GRI با شاخص خشکسالی هواشناسی SPI در مقیاس 48 ماهه و تاخیر زمانی سه ماهه می‌باشد. ارزیابی تعداد زیادی از چاه­های منطقه با شاخص GRI نشان داد که این شاخص عملکرد خوبی در دشت قزوین دارد. لذا با قاطعیت می­توان اظهار نمود که بدون نیاز به هیچ ضریب تعدیل و یا اصلاح خاصی، شاخص خشکسالی منبع آب زیرزمینی GRI برای آبخوان دشت قزوین به‌عنوان یک شاخص منطبق قابل استفاده است.

چکیده امروزه نقش مدیریت آبیاری و استفاده از مالچ­های پلاستیکی در بستر کشت گیاهان باغی و دارویی با اهداف مختلفی مانند بهبود کیفیت و افزایش عملکرد بسیار حائز اهمیت می­باشد. از طرفی، اهمیت افزایش عملکرد کمی و کیفی گیاهان دارویی با توجه به شرایط کم­آبی حاضر، در گرو مدیریت آبیاری و شیوه­های کشت کارآمد می­باشد. به­منظور ارزیابی تأثیر مدیریت آبیاری و مالچ پلاستیکی بر بهره‌وری آب و عملکرد کمی و کیفی بادرنجبویه، آزمایش با آرایش کرت خرد شده بر پایه طرح بلوک­های کامل تصادفی با تیمارهای آزمایشی شامل؛ فاکتور اصلی مدیریت آبیاری (IM) با چهار سطح (IM100، IM80، IM60 و IM40) و فاکتور فرعی مالچ پلاستیکی (PM) با دو سطح (مالچ پلاستیکی سیاه (PM1) و بدون مالچ (PM0)) در 3 تکرار انجام شد. بر پایه یافته­ها، در شرایط مدیریت آبیاری IM100 و مالچ پلاستیکی سیاه، بیشترین میزان بهره­وری آب با 5/38 کیلوگرم بر متر مکعب و کمترین آن در IM40 و بدون مالچ پلاستیکی با 9/24 کیلوگرم بر متر مکعب مشاهده شد. همچنین بیشترین میزان محتوای نسبی آب برگ گیاه مربوط به شرایط مدیریت آبیاری IM100 با 3/74 درصد بود. نتایج نشان داد که وزن تر و خشک اندام هوایی، شاخص سطح برگ و تعداد شاخه­های جانبی بادرنجبویه نسبت به شرایط بدون مالچ، افزایش یافت. بیشترین میزان محتوای فنل و فلاونویید به­ترتیب با مقادیر 4/13 میلی­گرم اسید گالیک بر گرم و 6/14 میلی­گرم کوئرستین بر گرم مربوط به شرایط مدیریت آبیاری IM40 و بدون مالچ پلاستیکی بود. بیشترین درصد اسانس مربوط به شرایط آبیاری IM100 و IM80 به­ترتیب با 14/1 و 13/1 درصد بود و کمترین میزان آن در شرایط آبیاری IM40 با 53/0 درصد مشاهده شد. به­طور کلی، با توجه به بحران کمبود منابع آب و چالش کم­آبی، آبیاری تحت شرایط IM80 و استفاده از مالچ پلاستیکی سیاه در بستر کشت گیاه دارویی بادرنجبویه پیشنهاد می­گردد.

چکیده تولیدات محصولات کشاورزی به انرژی ورودی و خروجی مزارع بستگی دارد. به این خاطر استفاده کارا از منابع انرژی مصرف‌شده در تولید محصولات کشاورزی، یکی از مؤلفه‌های اصلی کشاورزی پایدار به­شمار می‌رود. هدف از این پژوهش ارزیابی الگو انرژی مصرفی محصول گندم در دو سامانه آبیاری بارانی کلاسیک ثابت آبپاش- متحرک (سامانه 1) و ویلموو (سامانه 2)، است. اطلاعات مورد نیاز، شامل کل نهاده­های ورودی (مصرفی) ساعات کارکرد ماشین­ها و نیروی انسانی به­صورت کاملاً تصادفی در 50 مزرعه انتخابی در قالب پرسشنامه از کشاورزان در دشت شهرستان دهگلان در طول فصل زراعی 1400-1401 استخراج شد. در پایان فصل آبی، میزان برق مصرفی مزارع در واحد هکتار از شرکت برق منطقه­ای شهرستان مذکور، دریافت شد. مقدار کل انرژی­های ورودی در سامانه (1) و (2) به‌ترتیب 04/69189 و 97/85943 مگاژول در هکتار محاسبه گردید. مقدار انرژی خروجی در دو سامانه (1) و (2) به‌ترتیب 110700 و 150100 مگاژول در هکتار به­دست آمد. بر این اساس مقادیر شاخص کارائی انرژی مصرفی در دو سامانه (1) و (2) به‌ترتیب 60/1 و 75/1 محاسبه گردید. سهم انرژی مستقیم در دو سامانه (1) و (2) 23/13933 و 73/17678 مگاژول در هکتار و همچنین سهم انرژی­های تجدیدپذیر که یکی از معیارهای پایداری بوم نظامی کشاورزی است، در سامانه (1) و (2) به‌ترتیب 68/5209 و 58/4929 مگاژول در هکتار برآورد گردید. در کل با توجه به نتایج در دشت­های شهرستان دهگلان به لحاظ جنبه­های مصرف انرژی به‌نظر می­رسد سامانه آبیاری بارانی کلاسیک ثابت- آبپاش متحرک کاراتر از سامانه آبیاری بارانی ویلموو می­باشد.

چکیده نیترات یکی از مهم‌ترین آلاینده‌ها در منابع آبی می‌باشد که سبب بروز مشکلات زیست‌محیطی و بهداشتی می‌شود. این پژوهش با هدف بررسی همدماهای جذب لانگمویر و فروندلیچ، در توصیف جذب نیترات توسط اشکال مختلف زغال‌های زیستی انجام شد. در این پژوهش پس از انجام پیش‌آزمایشات بهینه‌سازی دوز جاذب در نسبت‌های 1/0، 3/0، 5/0، 8/0 و 1 گرم از جاذب و 40 میلی‌لیتر محلول نیترات، غلظت‌های 20، 45، 80، 100، 150 و 200 میلی‌گرم در لیتر محلول نیترات (از منبع نیترات پتاسیم) مورد بررسی قرار گرفت. تیمارهای آزمایشی شامل زغال زیستی (B)، زغال زیستی و اولتراسونیک (BU)، زغال زیستی با پوشش آهن(III) (BF)، زغال زیستی با پوشش آهن(III) و اولتراسونیک (BFU)، زغال زیستی با پوشش روی (BZ) و زغال زیستی با پوشش روی و اولتراسونیک (BZU) و تعداد تکرار 3 عدد بود. نتایج نشان داد تیمارهای BF و BFU به‌ترتیب با مقادیر جذب 34/3 و 66/3 میلی‌گرم بر گرم دارای ماکزیمم ظرفیت جذب بود. همدمای فروندلیچ، با توجه به مقادیر ضرایب تعیین بالاتر و RMSE کمتر برازش بهتری را برای داده‌های جذب نشان داد. در بررسی همدمای فروندلیچ، مقادیر n (درجه‌ی همگنی سطوح جذب‌کننده)، برای تیمارهای BF و BFU (با مقادیر بین 2 تا 10) نشان‌دهنده‌ی همدما از نوع مطلوب بود. مقادیر بالای ظرفیت جذب (K_F) به‌دست آمده برای BF و BFU که به‌ترتیب 414/1909 و 22/1484 ((mg g^-1)(L mg^-1)^1/n) است، نشان‌دهنده‌ی ظرفیت جذب بالای این جاذب‌ها برای نیترات است. مقایسه‌ی مقادیر به‌دست آمده برای درصد حذف نیترات از محلول، ضریب تعیین همدماها و نیترات جذب‌شده در واحد وزن ماده‌ی جذب‌کننده (q_e)، نشان داد اولتراسونیک اثرات مثبتی بر فرآیند جذب نیترات توسط بیوچار دارد.

چکیده مخازن سدها از منابع حیاتی تأمین­آب جوامع بشری محسوب می­شوند که آگاهی­داشتن از مقدار حجم آب ذخیره­شده در آن­ها امری ضروری است. استفاده از اشل و منحنی حجم-سطح-ارتفاع مخزن که به­کمک عملیات نقشه­برداری تهیه می­شود، روش معمول برای تخمین ظرفیت ذخیره­سازی مخازن می­باشد. با گذشت­زمان و وقوع رسوب­گذاری­های متعدد، منحنی حجم-سطح-ارتفاع مخزن تغییر می­کند که استفاده مجدد از آن نیازمند تصحیح این منحنی است. عملیات هیدروگرافی مخازن با­استفاده از ابزاری مثل اکوساندر روشی مرسوم برای تصحیح این منحنی­است که علاوه بر پرهزینه بودن، زمان­بر نیز می­باشد. در سال­های اخیر مطالعات مختلفی برمبنای سنجش­از­دور با هدف تخمین حجم آب­ذخیره­شده در مخازن، به­محاسبه سطوح آب برای ترسیم منحنی حجم-سطح-ارتفاع پرداخته­اند. اساس کار این مطالعات تفکیک پهنه­های آب­وخشکی به­کمک شاخص­های طیفی، محاسبه سطوح­آب و ترسیم منحنی­های سطح-ارتفاع مخازن با­استفاده از روابط خطی یا چندجمله­ای­ها می­باشند. محدودیت این روش­ها عدم­دقت مناسب روابط خطی یا چندجمله­ای در برازش منحنی سطح-ارتفاع مخزن برای نقاط ابتدایی و انتهایی بازه تغییرات عمق­آب است. در این پژوهش با هدف رفع­محدودیت روابط خطی و چند­جمله­ای برای پیش­بینی دقیق نقاطی از منحنی سطح-ارتفاع مخزن که داده­های مشاهداتی به­دلیل عدم وقوع موجود نیستند، از ترسیم منحنی هیپسومتریک به­روش استرالر اصلاح­شده استفاده شده است. با­استفاده از منحنی هیپسومتریک می­توان ظرفیت ذخیره­سازی مخزن بین سطوح­آب متوالی را محاسبه کرد و حجم­نهایی آب ذخیره­شده در آن­را به­دست آورد. براین اساس با مقایسه حجم آب ذخیره­شده در زمان فعلی و ظرفیت ذخیره­سازی طراحی­مخزن در زمان شروع بهره­برداری، نرخ رسوب­گذاری و عمر مفید مخزن سد نگارستان برآورد شد. نتایح نشان­داد که در بازه­زمانی 9 ساله، ظرفیت ذخیره مخزن در تراز سطح آب حدود 5/189 متر که معادل تراز تقریبی تاج سرریز می­باشد، از حدود 24 به 20 میلیون­متر مکعب کاهش یافته­است که بر­این اساس نرخ متوسط رسوبگذاری سالانه مخزن حدود 6/1 درصد برآورد شد. همچنین در این­مدت، تراز کف مخزن سد نگارستان به­دلیل انباشته­شدن رسوبات به‌طور متوسط حدود 10 متر افزایش داشته است و کمترین تراز کف­مخزن از 160 به حدود 170 متر رسیده است. مطابق نتایج به­دست­آمده از این پژوهش و با فرض ثابت بودن شرایط اقلیمی، عمرمفید مخزن سد نگارستان از ابتدای سال 1403 حدود 53 سال برآورد شد.

چکیده شناسایی استراتژی‌های آبیاری کارآمد و اثر آن‌ها بر عملکرد گیاه و بهره‌وری آب موضوع درخور توجهی می‌باشد. هدف از انجام این پژوهش تعیین اثر کم‌آبیاری و کم‌آبیاری تنظیم شده بر عملکرد و بهره‌وری آب در گیاه هندوانه بود که با آزمایشی به‌صورت بلوک‌های کامل تصادفی با 8 تیمار شامل سه سطح آبیاری 100، 70 و 50 درصد نیاز آبی گیاه (تبخیر و تعرق) و 5 سطح آبیاری تنظیم شده شامل 50 درصد نیاز آبی مراحل گیاهچه، ساقه‌دهی، گلدهی، توسعه میوه و بلوغ میوه با سه تکرار، تحت خاکپوش پلاستیک سیاه، طی سال‌های 1401-1399 در مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی جنوب استان کرمان انجام شد. سال نخست، عمق کل آب آبیاری در تیمارهای فوق‌الذکر به‌ترتیب 444، 321، 237، 413، 389، 435، 345 و 425 و سال دوم 427، 303، 223، 395، 373، 416، 331 و 405 میلی‌متر بود. نتایج نشان داد بیشترین و کمترین عملکرد (به‌ترتیب 1/60 و 3/16 تن در هکتار) در تیمارهای آبیاری کامل و آبیاری 50 درصد مشاهده شد، در بین تیمارهای کم‌آبیاری تنظیم شده، آبیاری 50 درصد مرحله گیاهچه، نزدیک‌ترین تیمار به آبیاری کامل و آبیاری 50 درصد مرحله توسعه میوه کمترین عملکرد را داشت. بیشترین مقادیر بهره‌وری آب، به آبیاری 50 درصد مراحل ساقه‌دهی و گیاهچه (به‌ترتیب 9/15 و 1/15 کیلوگرم بر متر مکعب) تعلق داشت. آبیاری 50 درصد مرحله بلوغ میوه برخلاف آبیاری 50 درصد، سبب بهبود ویژگی‌های کیفی نظیر مواد جامد محلول، ویتامین ث، ماده خشک، لیکوپن و مزه میوه شد. بطور کلی کم‌آبیاری تنظیم شده نسبت به کم‌آبیاری بدلیل کاهش عملکرد کمتر، افزایش بهره‌وری آب و کیفیت میوه در هندوانه نتایج مطلوب‌تری داشت که در مواجه با محدودیت آب می‌تواند قابل‌توجه باشد.

چکیده اندازه‌گیری بارش همراه با توزیع و تغییرات زمانی-مکانی آن برای بهبود درک ما از چرخه آب، نظارت بر منابع آب و مدل‌سازی‌های هیدرولوژیکی مهم است. کمبود داده‌های قابل‌اعتماد به‌خصوص در مناطق کوهستانی یکـی از مهم‌ترین چالش‌ها در اندازه‌گیری بـارش است. امروزه محصولات ماهواره‌ی به‌عنوان ابزاری برای اندازه‌گیری بارش در این مناطق مورداستفاده قرار می‌گیرند اما اختلاف بین محصولات موجود دقت آن‌ها را برای مناطق کوهستانی به چالش می‌کشد، بنابراین ارزیابی کامل محصولات ماهواره‌ی قبل از کاربرد آن‌ها ضرورت دارد. هدف از این تحقیق، ارزیابی داده‌های بارش دو محصول ماهواره‌ای (GPM, PERSIAN) و داده‌های بازکاوی (ECMWF) در برآورد بارش در مناطق کوهستانی فاقد ایستگاه در استان لرستان است. برای ارزیابی دقت محصولات از آماره‌های ضریب تعیین (R²)، جذر میانگین مربع خطا (RMSE)، میانگین قدر مطلق خطا (MAD)، ضریب همبستگی (CORR)، انحراف خطا (MBE) و ضریب نش-ساتکلیف (NSE) استفاده شد. همچنین برای اعتبارسنجی داده‌ها از شاخص‌های احتمال آشکارسازی (POD)، نسبت هشدار اشتباه (FAR)، شاخص موفقیت بحرانی (CSI) استفاده شد. نتایج نشان داد که هیچ‌یک از سه محصول نماینده مناسبی برای برآورد بارش در مقیاس روزانه در مناطق کوهستانی نیستند. در مقیاس ماهانه این محصولات نتایج مطلوبی برای برآورد بارش ارائه می‌دهند. از بین سه محصول، با داده‌های مختلف، محصول ماهوارهGPM  با توجه به میزان خطاها و همچنین الگوی مکانی بارش تخمین زده‌شده، از دقت بهتری در مقیاس ماهانه برخوردار است. در مقیاس سالانه نیز با توجه به مقدار خطاهای آماری و همچنین الگوهای مکانی میانگین بارش سالانه، ماهواره‌ی GPM عملکرد بهتری در برآورد مقدار بارش را نشان داد. همچنین با توجه به نتایج شاخص MBE در مقیاس روزانه و ماهانه محصولات ECMWF بیش برآورد و محصولات PERSIAN و GPM کم برآورد در تخمین بارش هستند. در مقیاس سالانه محصولات GPM و ECMWF بیش برآورد و محصولات PERSIAN کم برآورد هستند.

چکیده اطلاع از اجزای بیلان آب و حجم آب کاربردی برای بهینه­سازی مصرف آب در کشاورزی ضروری است از طرفی اندازه­گیری آن­ها پرهزینه و مشکل است. بنابراین استفاده از مدل­هایی که بتواند مؤلفه­های بیلان آب و حجم آب کاربردی را شبیه­سازی کند برای مدیریت آب در کشاورزی اهمیت دارد. مدل SSM-iCrop2 در سال­های اخیر در مطالعات متعدد استفاده شده است. در این مدل مشابه آزمایش­ها، فرض می­شود آفات، بیماری­ها و علف­های هرز و نیز عناصر غذایی در مزرعه به نحو مطلوب مدیریت شده و تأثیری بر رشد و عملکرد ندارند. در حالی‌که در مزارع کشاورزان این عوامل وجود دارند و بر رشد و عملکرد گیاه و نیز مصرف آب اثر می­گذارند. از سوی دیگر در موارد متعددی به برآورد عملکرد و مؤلفه­های بیلان آب و حجم آب آبیاری در شرایط کشاورزان نیاز وجود دارد که طبیعتا مدل­های پارامتریابی شده با آزمایش­ها قادر به شبیه­سازی آن­ها نیستند. در این مطالعه با استفاده از متغیرهایی مانند عملکرد و شاخص برداشت که برای مزراع کشاورزان موجود هستند یا با هزینه کم قابل اندازه­گیری هستند مدل SSM-iCrop2 برای شرایط کشاورزان کالیبره شد. تأثیر عواملی نظیر آفات و بیماری­ها، علف­های هرز و تغذیه، تراکم و تاریخ کاشت نامناسب با کالیبراسیون سه پارامتر کارایی استفاده از تشعشع، حداکثر سطح برگ و حداکثر شاخص برداشت برای مزراع کشاورزان در مدل وارد شد. ابتدا خروجی مدل (میانگین 15 ساله، در شهرستان­های استان گلستان) با استفاده از داده­های عملکرد واقعی (میانگین چند ساله در شهرستان­های مختلف استان گلستان) کالیبره و ارزیابی شد. جذر میانگین مربعات خطا برای برنج و گندم آبی به­ترتیب 6/216 و 6/157 کیلوگرم در هکتار و ضریب تغییرات و ضریب همبستگی برای برنج به­ترتیب 4 و 85 درصد و برای گندم 3 و 94 درصد بود. سپس حجم آب آبیاری برآورد شده مدل با حجم آب آبیاری اندازه­گیری شده در محصولات مختلف (در استان گلستان و در سال­های مختلف) ارزیابی و صحت­سنجی شد. بر اساس نتایج ارزیابی ضریب تغییرات و ضریب همبستگی برای حجم آب آبیاری شبیه­سازی شده در مقایسه با مشاهده شده برابر با 9/8 و 98 درصد به­دست آمد. بخش دیگر این مطالعه شبیه­سازی روزانه و کاربرد مدل در این زمینه نشان داده شده است. این کالیبراسیون برای برنج (شلتوک) و گندم آبی در مزارع شهرستان گرگان انجام شد و شبیه­سازی و اجرای با استفاده از آمار هواشناسی ثبت شده در ایستگاه هواشناسی هاشم­آباد گرگان صورت پذیرفت. با توجه به این­که پس از کالیبراسیون عملکردهای واقعی با دقت خوبی شبیه­سازی شده است فرض شد سایر برآوردهای مدل نیز قابل اعتماد هستند. بدین ترتیب، مدل کالیبره شده با هزینه کم و دقت مناسب آن­ها را برآورد می­کند و می­تواند تکمیل­کننده آزمایش­های مزرعه­ای باشد. یکی از مهم­ترین برآوردهای مدل حجم آب آبیاری در شرایط کشاورزان است که برای برنامه­ریزی­های کشاورزی و سازگاری به کم­آبی حیاتی می­باشد.

چکیده سفره‌های کارستی منابع بسیار با ارزشی هستند که دستیابی به آن­ها در مدیریت منابع آب از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. استان آذربایجان غربی با مساحت 43660 کیلومتر مربع، بر اساس تقسیم­بندی واحدهای زمین‌شناسی و ساختمانی ایران در زون البرز غربی و آذربایجان قرار گرفته است که حدود 78 درصد از سطح این استان را سازند‌‌های کارستی و سازندهای سخت پوشش می‌دهد. وجود چنین سازندهایی باعث به وجود آمدن چشمه‌های متعدد در این استان شده است که در مجموع 71 درصد از چشمه‌های موجود در این استان را شکل می­دهند. این مطالعه به‌منظور پتانسیل‌یابی منابع آبی موجود در سازندهای سخت و کارستی این استان انجام گردید. بدین‌منظور 9 پارامتر لیتولوژی، تراکم شکستگی، آبراهه‌، پوشش گیاهی، شیب، جهت شیب، ارتفاع با فاکتور بارش، ارتفاع با فاکتور سطح گستردگی بارش و شاخص رطوبت به‌عنوان عوامل تأثیرگذار در نفوذ آب و تشکیل آبخوان در نظر گرفته شد و با بکارگیری روش­های منطق فازی،  UMوWeighted Overlay  نقشه­هایی که نمایانگر نسبی پتانسیل منابع آبی بودند تهیه، صحت‌سنجی و سپس مقایسه گردید. نتایج حاصل نشان داد که مناطق مشخص شده با پتانسیل بالا به‌ترتیب در روش SUM و Weighted Overlay 08/33 و 09/33 درصد از کل چشمه­ها را پوشش می­دهد. بنابراین بر اساس درصد تطابق موقعیت قرارگیری چشمه‌ها که شاخصی برای گسترش کارست هستند، می­توان نتیجه گرفت که روش  SUMدر پتانسیل­یابی آبخوان­های کارستی استان آذربایجان غربی قابلیت بهتری دارد. بر اساس این روش 25 درصد از این استان دارای پتانسیل خیلی زیاد و زیاد برای تشکیل آبخوان‌های کارستی می‌باشد.

چکیده تنش‌های محیطی و شرایط اقلیمی در دوره رشد گیاه، از عوامل مؤثر بر میزان تبخیر-تعرق گیاه هستند. اثر تنش شوری و تاریخ کاشت بذر بر نرخ اجزای تبخیر و تعرق ذرت (رقم سینگل کراس 704) در سال 1401 و در منطقه قزوین بررسی شد. برای تفکیک اجزای تبخیر و تعرق ذرت، کشت لایسیمتری انتخاب شد. آزمایش به‌صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی اجرا شد. تیمارها شامل شوری خاک در چهار سطح (S₁) 7/1، (S₂)5/2، (S₃) 8/3،  (S₄)9/5 دسی‌زیمنس بر متر و تاریخ کاشت شامل 15 اردیبهشت (P₁)، 4 خرداد (P₂)، 24 خرداد (P₃) و 13 تیر (P₄) بود. شوری عصاره اشباع خاک در تیمارها از طریق اعمال کسر آبشویی بر خاک، کنترل شد. مقدار روزانه رطوبت خاک توسط دستگاه رطوبت‌سنج اندازه‌گیری شد. از تابع خطی مَس-هافمن (1977) نیز به‌عنوان تابع شوری-تبخیر-تعرق، تابع شوری-تعرق و تابع شوری-تبخیر استفاده شد. با افزایش شوری از سطح S₁ به S₄ و در تاریخ‌های P₁، P₂، P₃ و P₄ به‌ترتیب مقدار تبخیر-تعرق در محدوده 619-548، 621-549، 624-547 و 625-544 میلی‌متر، مقدار تعرق در محدوده 429-309، 421-295، 418-281 و 412-265 میلی‌متر و مقدار تبخیر در محدوده 190-239، 200-254، 206-266 و 213-279 میلی‌متر اندازه‌گیری شد. در اثر تنش شوری، پتانسیل آب خاک کاهش یافت و به‌دنبال آن میزان جذب آب و تعرق گیاه کاهش پیدا کرد. با کاهش جذب آب (توسط گیاه)، آب باقی‌مانده از سهم تعرق در خاک، صرف جزء تبخیر و افزایش آن شد. از سوی دیگر تاریخ کاشت بذر نیز بر مقدار تبخیر (جزءِ نامطلوب) و تعرق (جزءِ مطلوب) مؤثر بود. به‌طوری‌که در بیش‌ترین سطح تنش شوری و در تاریخ‌های P₁، P₂، P₃ و P₄، سهم تعرق گیاه به‌ترتیب 9/12، 1/14، 6/15 و 2/17 درصد کاهش و سهم تبخیر از سطح خاک به همان اندازه افزایش یافت. در مرحله اولیه رشد گیاه، جزءِ تبخیر دارای سهم غالب در پارامتر تبخیر-تعرق گیاه بود. به‌همین دلیل قرارگیری مرحله اولیه رشد گیاه در روزهای گرم سال، باعث افزایش تلفات تبخیر شد. از این‌رو تیمار S₁P₁ دارای شرایط بهینه (در پژوهش حاضر) برای افزایش تعرق و کاهش تبخیر بود. تابع خطی مَس-هافمن نیز نشان داد که در تاریخ‌های کشت P₁، P₂، P₃، P₄ و به‌ازای افزایش یک دسی‌زیمنس بر متر شوری خاک، میزان تبخیر-تعرق به‌ترتیب 51/2، 82/2، 3/3 و 65/3 درصد کاهش، میزان تعرق به‌ترتیب 1/6، 34/7، 42/8 و 2/9 درصد کاهش و میزان تبخیر به‌ترتیب 5/5، 7/6، 7 و 82/7 درصد افزایش داشت. درنتیجه با کنترل شوری خاک و انتخاب تاریخ مناسب کشت بذر، می‌توان برنامه‌ریزی مصرف بهینه آب را به‌طور بهینه مدیریت نمود.

چکیده رواناب پدیده‎ای مهم در چرخه هیدرولوژیکی است، از این رو پیش‌بینی میزان رواناب رودخانه برای اهدافی نظیر برنامه‌ریزی فعالیت‌های کشاورزی، پیش‌بینی سیلاب و تأمین آب مصرفی حائز اهمیت است. پیچیده بودن مدل‏های فیزیکی یکی از دلایلی است که باعث شده پژوهشگران به مدل‏های داده‌مبناء و مبتنی بر هوش مصنوعی روی آورند. وجود تغییرات آماری در داده‌ها سبب می‌شود که مدل‌سازی جریان رودخانه با مدل‌های داده‌مبناء با مشکلاتی در فرآیند یادگیری مدل همراه باشد. لذا لازم است با مدل‌سازی تلفیقی، دقت پیش‌بینی جریان ارتقاء یابد. هدف تحقیق حاضر، ارزیابی کارایی انواع موجک‌های گسسته و پیوسته در مدل ترکیبی موجک-شبکه عصبی (WANN) برای پیش‌بینی جریان ماهانه رودخانه کارده در ایستگاه ورودی به سد کارده است. بدین منظور، دو موجک گسسته Haar و Fejer-Korovkin2 و دو موجک پیوسته Symlet3 و Daubechies2 در ترکیب با مدل ANN مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی داده‌های هواشناسی و هیدرومتری در یک دوره 30 ساله (1370-1399) نشان داد که جریان ماهانه در دو گام زمانی T-1 و T-2 بهترین متغیرهای پیش‌بینی‌کننده (در سطح اطمینان 95%) بودند. آنالیزهای ترکیبی در سه سطح تجزیه انجام و کارایی مدل‌ها با روش صحت‌سنجی متقاطع در4 سطح مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل‌های ترکیبی دارای دقت بالاتری نسبت به مدل ANN بودند و مدل ترکیبی پیشنهادی Symlet3-ANN در سطح 3، نتایج بهتری نسبت به سایر مدل‎ها ارائه داد، بطوری‌که شاخص‌های R، RMSE و NSE در بخش واسنجی به‌ترتیب 90/0، 25/0 و 81/0 و در بخش صحت‌سنجی به‌ترتیب 85/0، 30/0 و 62/0 بود. همچنین ملاحظه شد دقت نتایج در سطح دو و سه تفاوت معناداری ندارند و بهتر است جهت کاهش مؤلفه‏های ورودی به مدل ANN و کاهش زمان اجرای مدل، تجزیه در سطح دو انجام شود.

چکیده تغییر اقلیم یکی از چالش­های مهم برای آینده کشاورزی است که نتیجه بی‌توجهی به آن، به خطر افتادن امنیت غذایی جوامع است. از این رو پیش­بینی تغییرات اقلیمی ضروری به‌نظر می­رسد. در این مطالعه مقادیر ردپای آب سبز گیاه گندم پاییزه (رقم پیشگام) در شرایط اقلیمی حاصل از مدل LARS-WG و پایگاه اطلاعاتی DKRZ تحت سناریو‌های 5/4 و 5/8 و در تاریخ‌های کشت متفاوت (15 مهر، 1 آبان، 15 آبان، 30 آبان و 15 آذر)، در 4 دوره آتی (2040-2021، 2060-2041، 2080-2061 و 2100-2081)  با استفاده از مدل Aquacrop برآورد گردید. نتایج به‌دست آمده نشان داد؛ اگر تاریخ کشت 15 مهر ماه انجام شود، در شرایط اقلیمی حاصل از مدل LARS-WG و تحت سناریوهای 5/4 و 5/8، در تمام دوره‌های آتی ردپای آب سبز نسبت به مقدار آن در دوره پایه، افزایش می‌یابد و اگر کشت در بقیه تاریخ‌ها صورت گیرد، در هر 4 دوره آتی میانگین ردپای آب سبز نسبت به مقدار آن در دوره پایه کاهش خواهد داشت. نتایج به‌دست آمده برای پایگاه اطلاعاتی DKRZ نشان می­دهد، ردپای آب سبز بدست آمده برای تاریخ­های کشت و دوره­های مورد بررسی در سناریوهای 5/4 و 5/8، از روند خاصی برخوردار نیست. در تاریخ­های کشت 15 مهر و 1 آبان برای دوره­های 2080-2061 و 2100-2081، ردپای آب سبز کاهش خواهد داشت و در سه تاریخ دیگر (15 آبان، 30 آبان و 1 آذر) برای این دوره­ها، روند افزایشی و کاهشی خواهد داشت و در تاریخ 15 آذر برای پایگاه اطلاعاتی DKRZ در هر دو سناریو تعریف شده برای همه دوره­ها، افزایش رد پای آب سبز نسبت به دوره پایه گزارش می­شود؛ به‌جز دوره 2100-2081 در سناریو 5/8 که شاهد کاهش آن نسبت به دوره پایه خواهیم بود. بیشترین مقدار ردپای آب سبز در تمام این دوره‌ها و مدل‌ها برای دوره 2060-2041 تحت شرایط اقلیمی پایگاه اطلاعاتی DKRZ در سناریو 5/4 در صورتی‌که تاریخ کشت 15 مهرماه انجام شود، تخمین زده می‌شود که مقدار مصرف آب در آن برابر 4272 متر مکعب بر تن با انحراف معیار 5018 متر مکعب بر تن پیش‌بینی می‌شود. کم‌ترین ردپای آب سبز نیز برای دوره 2100-2081 تحت شرایط اقلیمی حاصل از مدل LARS-WG در سناریو 5/8 در صورتی‌که تاریخ کشت 15 آذر ماه انجام شود، گزارش می‌شود که مقدار آن برابر 232 متر مکعب بر تن با انحراف معیار 3/52 متر مکعب بر تن است.