بختیار کریمی

با توجه به محدودیت منابع آب شیرین و افزایش نگرانی‌ها درباره آلودگی محیط زیست ناشی از پساب آبزی‌پروری، استفاده از پساب تصفیه شده این مزارع در کشاورزی به عنوان یک راه‌کار سازگار با محیط‌زیست و اقتصادی مورد توجه قرار گرفته است. بررسی‌های متعدد نشان داده است که آبیاری قطره‌ای سطحی، به دلیل جلوگیری از انتشار عوامل بیماری‌زا در هوا، کاهش رواناب سطحی و کنترل نفوذ آب به اعماق خاک، بهترین روش برای استفاده از پساب در کشاورزی است. این روش ضمن کاهش آلودگی محیط زیست، از بروز مشکلات بهداشتی ناشی از سایر روش‌های آبیاری نیز جلوگیری می‌کند. با این وجود، گرفتگی قطره‌چکان‌ها یکی از موانع جدی و مهمی است که بایستی به آن توجه داشت. فیلترهای شنی مخازن تحت فشاری هستند که حاوی لایه‌های متعدد شن با اندازه‌های متفاوت‌اند. هنگام عبور پساب از این لایه‌ها، ناخالصی‌ها در منافذ شن به دام افتاده و از آب جدا می‌شوند. این سامانه که معمولاً به صورت افقی یا عمودی طراحی می‌شود، نقش مهمی در تصفیه فیزیکی پساب و حذف مواد معلق قبل از استفاده در آبیاری دارد. در این پژوهش، به کارایی فیلتر شن در سرعت‌ ‌جریان‌های متفاوت در استفاده از پساب ماهی قزل‌آلای رنگین‌کمان برای آبیاری پرداخته شده است. آزمایش‌ها با سه سرعت جریان متفاوت انجام شده‌اند تا تاثیر سرعت جریان بر عملکرد فیلتر مشخص شود. در این پژوهش، ابتدا از فیلتر شن تولیدی کرج سازه با محیط متخلخل تک لایه، تاثیر سه متغیر مستقل شامل اندازه ذرات (دو نوع دانه‌بندی: 5/3 تا 2 و 2/1 تا 88/0 میلی‌متر)، ضخامت بستر (سه ضخامت: 60، 40 و 20 سانتی‌متر) و دبی جریان (سه مقدار: 54/2، 2 و 5/1 لیتر در ثانیه) بر کارایی فیلترهای شنی تولیدی کرج در حذف مواد جامد معلق مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، ۱۸ تیمار فیلتر شنی با فشار کاری ثابت ۲۵0 کیلوپاسکال تعریف و مورد آزمایش قرار گرفت. برای اندازه‌گیری افت فشار (فشارسنج‌های جیوه‌ای) و نمونه‌برداری، از تجهیزات مناسب (شیر باز و بسته جهت نمونه‌گیری و کنتور حجمی جهت قرائت دبی) استفاده شد، آزمایش‌ها تا زمان نیاز به شستشوی معکوس ادامه یافت. افت فشار اولیه در نازل‌های تمامی فیلترها، چه در حالت خالی و چه در حالت پر از بستر سیلیسی، ثابت و برابر با ۲ متر ستون آب اندازه‌گیری شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که تغییر در اندازه ذرات و ضخامت لایه سیلیسی، به عنوان پارامترهای اصلی مشخص‌کننده محیط متخلخل، هیچ تاثیر محسوسی بر افت فشار اولیه فیلتر نداشته است. با این حال، این تغییرات به طور مستقیم بر زمان لازم برای شستشوی معکوس فیلتر اثرگذار بوده و با افزایش سرعت جریان، کاهش اندازه ذرات و افزایش ضخامت لایه، این زمان کاهش یافته است. تیمار F20Q2.54P(فیلتر شن: با ضخامت 20 سانتی‌متر محیط متحلخل، اندازه ذرات 5/3 تا 2 میلی‌متر، دبی 54/2 لیتر در ثانیه) بدترین عملکرد را در حذف ذرات معلق نشان داد. دلیل این امر، عبور آسان ذرات از منافذ لایه متخلخل فیلتر شن با ضخامت کم بود. همچنین تیمارهای F60Q2.54p (فیلتر شن: با ضخامت 60 سانتی‌متر، دبی 54/2 لیتر در ثانیه و اندازه ذرات 2/1 تا 88/0 میلی‌متر) و F40Q2.54p (فیلتر شن: با ضخامت 40 سانتی‌متر محیط متحلخل، اندازه ذرات 2/1 تا 88/0 میلی‌متر، دبی 54/2 لیتر در ثانیه) از نظر راندمان حذف و میزان نگه‌داشت فیلتر شن بهترین عملکرد را داشتند اما چون زمان رسیدن به شستشوی معکوس خیلی زود، به‌طور میانگین در عرض 15 دقیقه بود عملکرد قابل قبولی نداشت و در سامانه فیلتراسیون در شرایط مزرعه اصلا پیشنهاد نمی‌شود. به‌طور کلی در بین کل تیمارها تیمار F60Q1.5p (فیلتر شن: با ضخامت 60 سانتی‌متر محیط متخلخل، اندازه ذرات 2/1 تا 88/0 میلی‌متر ، دبی 5/1 لیتر در ثانیه) و F40Q1.5p (فیلتر شن: با ضخامت 40 سانتی‌متر محیط متخلخل، اندازه ذرات 2/1 تا 88/0 میلی‌متر ، دبی 5/1 لیتر در ثانیه) بهترین عملکرد و تیمارهای F20Q2P (فیلتر شن: با ضخامت 20 سانتی‌متر محیط متخلخل، اندازه ذرات 5/3 تا 2 میلی‌متر ، دبی 2 لیتر در ثانیه) و F20Q1.5P (فیلتر شن: با ضخامت 20 سانتی‌متر محیط متخلخل، اندازه ذرات 5/3 تا 2 میلی‌متر ، دبی 5/1 لیتر در ثانیه) بدترین عملکرد را داشتند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که عملکرد فیلتر شنی تحت تاثیر متقابل عوامل مختلفی از جمله ضخامت و اندازه ذرات بستر سیلیسی، دبی جریان،شرایط محیطی مزرعه و غلظت مواد جامد ورودی قرار دارد. افزایش غلظت مواد جامد ورودی به فیلتر باعث افزایش راندمان حذف مواد جامد می‌شود، اما در عین حال به دلیل مسدود شدن سریع‌تر منافذ بستر، زمان لازم برای شستشوی معکوس را کاهش می‌دهد. همچنین، ترکیب مناسب اندازه ذرات بستر و دبی جریان می‌تواند بر زمان سرویس‌دهی فیلتر تاثیرگذار باشد؛ به طوری که ذرات ریز در دبی‌های پائین و با بسترهای ضخیم‌تر، کارایی بهتری از نظر زمان سرویس‌دهی نشان می‌دهند.

آبیاری قطره‌ای پالسی از جدیدترین و موثرترین روش‌های آبیاری با کاربرد حجم پایین آب و شامل یک فاز آبیاری و یک فاز استراحت است که در آن پیشروی نسبت به آبیاری پیوسته با آب کمتری صورت می‌گیرد که بر روی جبهه پیشروی رطوبت تاثیر می‌گذارد. طراحی و مدیریت مناسب سیستم‌های آبیاری قطره‌ای به شناخت دقیق الگوهای توزیع رطوبت در اطراف قطره-چکان‌ها بستگی دارد. یکی دیگر از راهکارهای افزایش راندمان مصرف آب و کاهش نفوذ عمقی سیستم‌های آبیاری قطره‌ای در نظرگرفتن الگوهای توزیع مجدد رطوبت پس از قطع فرآیند آبیاری است. برای تعیین ابعاد جبهه رطوبتی، این تحقیق برروی سه نوع خاک با بافت‌های مختلف(سبک، متوسط و سنگین)، با سه نوع دبی قطره‌چکان (2، 4 و 6 لیتر در ساعت)، در سه عمق متفاوت (صفر، 15 و 30 سانتی‌متری) بعد از 4 ساعت از زمان آبیاری مورد بررسی قرار گرفت و مقادیر جبهه پیشروی توزیع مجدد تا 66 ساعت پس از آبیاری اندازه‌گیری شد. این آزمایش‌ها در یک محفظه پلکسی گلاس به ابعاد مشخص و با دیواره شفاف برای دو نوع سیستم آبیاری پیوسته و پالسی به انجام رسید که در آبیاری پالسی، زمان قطع و وصل پالس‌ها (30-30، 20-40 و 40-20 دقیقه) که عدد اول نشان‌دهنده زمان آبیاری و عدد دوم بیانگر زمان استراحت سیستم در هر چرخه خواهد بود. برای شبیه‌سازی جبهه رطوبتی از دو مدل هایدروس دوبعدی و رگرسیون غیرخطی استفاده شد. شبیه‌سازی جبهه پیشروی رطوبت انجام گرفت و نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می‌دهد که هرچه عمق کارگذاری قطره چکان نسبت به سطح بیشتر باشد هایدروس برآورد نسبتا دقیقی از شرایط تجربی ارائه می‌دهد. در زمان‌های پایین‌تر رگرسیون به‌خوبی عمل می‌کند اما با افزایش زمان از نتایج تجربی فاصله می‌گیرد اما در هایدروس این‌گونه نیست، یعنی هم در زمان‌های پایین و هم با افزایش زمان عملکرد خوبی ارائه می‌دهد، به طورکلی می‌توان گفت که هایدروس مستقل از زمان ولی رگرسیون متاثر از زمان می‌باشد. در هایدروس در توزیع عمودی عملکرد خوبی صورت گرفته و درتوزیع افقی عملکرد ضعیف ‌تری مشاهده گردید و رگرسیون نیز در دبی‌های پایین عملکرد بهتری داشته اما افزایش دبی موجب بیشترشدن مقادیر شبیه سازی از مقادیرتجربی میشد. بهترین عملکرد هایدروس در خاک ریز بافت و به ترتیب در خاک سنگین، متوسط و سبک بوده است. در خاک سبک توزیع رطوبت در جهت افقی نسبت به مقادیر مشاهداتی برآورد بیشتری ارائه داد. به طور کلی شبیه سازی در آبیاری پیوسته بهتر از پالسی و در توزیع عمودی با اختلاف بهتر از توزیع افقی بوده است.

استفاده از آب بارش قابل استحصال به‌عنوان منبعی پایدار و ارزان‌قیمت، می تواند نقش مهمی در تامین آب آبیاری فضای سبز و محصولات کشاورزی داشته باشد. دانشگاه کردستان با توجه به مساحت و شیب‌دار بودن اراضی محدوده آن، پتانسیل بالایی در تولید رواناب ناشی از باران دارد. با طراحی صحیح شبکه‌ زهکشی جهت جمع‌آوری و هدایت رواناب به مخازن ذخیره آب قابل استحصال بارش می‌توان بخش قابل توجهی از آب آبیاری موردنیاز فضای سبز محدوده دانشگاه را تامین نمود. این مهم مستلزم برآورد دقیق کمیت رواناب حاصل از بارندگی و احداث مخازن ذخیره رواناب در مکان‌های مناسب در سطح دانشگاه می باشد. لذا هدف از تحقیق حاضر شبیه سازی فرایند بارش- رواناب در اراضی محدوده دانشگاه کردستان، بررسی امکان استفاده از آب بارش قابل استحصال برای آبیاری فضای سبز اراضی و مکان‌یابی محل‌های احداث مخازن ذخیره رواناب در محدوده دانشگاه کردستان بود. برای این منظور، ابتدا پس از جمع آوری داده ها و اطلاعات موردنیاز، مدل SWMM برای شبیه سازی فرایند بارش-رواناب اراضی محدوده دانشگاه کردستان واسنجی و اجرا گردید. همچنین مقدار نیاز آبیاری فضای سبز دانشگاه کردستان به روش کالیفرنیا محاسبه و با مقدار آب بارش قابل استحصال برآورد شده توسط مدل SWMM مقایسه گردید. در ادامه، با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی، محل های مناسب برای احداث مخازن ذخیره رواناب مکان‌یابی گردید. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که مدل SWMM کارایی بالایی در شبیه‌سازی فرایند بارش- رواناب در اراضی محدوده دانشگاه کردستان دارا است. نتایج همچنین نشان داد که ذخیره سازی آب بارش قابل استحصال ماه‌های فروردین، اردیبهشت و خرداد، بیش از 32 درصد نیاز آبیاری فضای سبز دانشگاه را تامین می کند. همچنین، مقادیر عمق آبیاری فضای سبز دانشگاه کردستان برای گیاه چمن و درختان به ترتیب 519/2 و 350/4 میلی‌متر در سال برآورد شد.

امروزه به‌منظور حفاظت از منابع آبی و کاهش بحران‌های آبی و همچنین جلوگیری از مخاطرات زیست‌محیطی ناشی از افزایش تولید پساب بخش آبزی‌پروری، کاربرد پساب تصفیه شده مزارع آبزی‌پروری در آبیاری محصولات کشاورزی از جنبه-های زیست‌محیطی و اقتصادی گسترش یافته است. یکی از مغذی‌ترین پساب‌ها برای محصولات باغی و زراعی پساب مزارع پرورش ماهی است به این دلیل که درصد قابل قبولی ازت و فسفر مورد نیاز در آن وجود دارد. متاسفانه در صنعت آبزی‌پروری، معمولا پساب مزارع پرورش ماهی به رودخانه‌ها تخلیه می‌گردد. مطالعات زیادی حاکی از آن است که به‌کار بردن روش آبیاری قطره‌ای سطحی به دلیل عدم پخش پاتوژن‌ها در هوا، عدم وجود رواناب و امکان جلوگیری نفوذ عمقی و همچنین مشکلات خاص ناشی از کاربرد آن نسبت به سایر روش‌های دیگر آبیاری مناسب‌ترین و مطمئن‌ترین روش آبیاری هنگام کاربرد پساب است. با این وجود، گرفتگی قطره‌چکان‌ها یکی از موانع جدی و مهمی است که بایستی به آن توجه داشت. فیلترهای شن مخازن تحت فشار حاوی لایه‌های شن با اندازه‌ و ضخامت‌های مختلف هستند که با عبور پساب، ناخالصی‌های موجود در آن در محیط متخلخل شن به دام افتاده و از پساب جدا می‌شوند همچنین در سامانه فیلتراسیون که تصفیه فیزیکی و نگه‌داشت بخشی از مواد معلق موجود در پساب هنگام کاربرد پساب در آبیاری بر عهده فیلتر شن است و به دو صورت افقی و عمودی طراحی و ساخته می‌شوند. پژوهش حاضر در راستای عملکرد فیلتر شن با ضخامت و اندازه ذرات مختلف محیط متخلخل شن در حذف ذرات مواد جامد معلق موجود در پساب خروجی مزرعه پرورش ماهی قزل‌آلای رنگین‌کمان در شهرستان سنندج انجام شد. در این طرح ابتدا یک نمونه از فیلتر شن تولیدی کرج سازه با دو نوع دانه‌بندی (5/3 تا 2 و 2/1 تا 88/0 میلی‌متر) در سه ضخامت تک لایه (60، 40 و 20 سانتی‌متری) در سه دبی متفاوت جهت انجام آزمایشات اجرا شد. در این طرح 18 تیمار فیلتر شن در فشار کاری 25 متر مورد ارزیابی قرار گرفت. قبل و بعد فیلتر شن جهت گزارش کردن فشار ورودی و خروجی فیلتر فشارسنج و شیر نمونه‌گیری قبل از فیلتر شن نصب شد. همچنین جهت اعمال کردن فشار کاری 25 متر توسط کفکش رو لوله مکش کفکش فشار سنج نصب شد. بررسی عملکرد هر کدام از تیمارها در سه تکرار و تا زمان رسیدن به شستشوی معکوس فیلتر شن به طول انجامید. قبل از وارد کردن سیلیس‌های خرد شده به داخل فیلتر شن افت نازل‌های داخل فیلتر شن 2 متر در فشار کاری ثبت شد. بعد از وارد کردن سیلیس‌های خرد شده در داخل فیلتر در کل تیمارهای افت اولیه سامانه فیلتر شنی همان 2 متر افت نازل‌ها گزارش شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که محیط متخلخل ایجاد شده توسط سیلیس‌های خرد شده در دانه‌بندی و ضخامت‌های متفاوت در کل تیمارها تاثیری روی مقدار افت اولیه نداشته و افت اولیه فیلتر شن همان 2 متر افت نازل‌های داخل فیلتر شن ثبت شد. همچنین اندازه‌ ذرات و ضخامت محیط متخلخل شن فقط روی زمان رسیدن به شستشوی معکوس فیلتر شن تاثیر می‌گذارد به‌طوری‌که هرچه اندازه ذرات ریزتر و ضخامت بالاتر باشد زمان رسیدن به شستشو کم خواهد بود. نتایج نشان داد که تیمار S20-2.54M با عبور دادن مواد جامد معلق از بین منافذ محیط متخلخل ایجاد شده به علت ضخامت پایین کم‌ترین عملکرد را از نظر راندمان حذف فیلتراسیون داشت. همچنین تیمارهای S60-2.54m و S40-2.54m از نظر راندمان حذف و میزان نگه‌داشت فیلتر شن بهترین عملکرد را داشتند اما چون زمان رسیدن به شستشوی معکوس خیلی زود، به‌طور میانگین در عرض 15 دقیقه بود عملکرد قابل قبولی نداشت و در سامانه فیلتراسیون در شرایط مزرعه اصلا پیشنهاد نمی‌شود. به‌طور کلی در بین کل تیمارها تیمار S60-1m و S40-1m بهترین عملکرد و تیمارهای S20-1M و S20-1.5M بدترین عملکرد را داشتند. به‌طور کلی نتایج نشان داد که عملکرد سامانه فیلتر شنی علاوه بر ضخامت و اندازه ذرات سیلیس خرد شده داخل آن به شرایط محیطی مزرعه هم بسیار وابسته است به‌طوری که هرچه مقدار غلظت ورودی به فیلتر بیش‌تر باشد راندمان حذف بیش‌تر می‌شود اما زمان رسیدن به شستشو معکوس کاهش می‌یابد. همچنین اندازه ذرات ریز در دبی‌های پایین با ضخامت زیاد کارایی بهتری نسبت به دبی‌های زیاد با ضخامت‌های بالا را از نظر زمان کارکرد داشتند. علاوه بر آن پیشنهاد می‌شود که هنگام ارزیابی عملکرد فیلتر شن هیچ گونه وقفه زمانی در طول انجام آزمایشات ایجاد نشود چون باعث ایجاد جریان‌های ترجیحی و در نتیجه ایجاد خطا در طول فرایند فیلتراسیون می‌شود.

علی‌رغم اجرا و توسعه سامانه‌های آبیاری تحت فشار جهت صرفه‌جویی در مصرف آب، قسمت اعظم اراضی فاریاب کشور هنوز به روش آبیاری سطحی، آبیاری می‌شوند. با توجه به اینکه رایج‌ترین شیوه آبیاری در کشور، آبیاری سطحی است، یکی از معایب آن راندمان پایین است که ناشی از ضعف مدیریتی و طراحی نادرست آن می‌باشد. گزینه افزایش راندمان آبیاری، در عصر جدید با استفاده از نرم‌افزارها و مدل‌های مختلف یکی از راهکارهایی است که منجر به دستیابی به سطوح قابل اعتماد از پارامترهای مختلف آبیاری جهت افزایش کارایی سامانه آبیاری سطحی می‌شود. در این مطالعه با بهره‌گیری از داده‌های برداشت شده از سه مزرعه A، B و C واقع در دشت زرینه‌رود میاندوآب، که مزرعه A و B سه آبیاری متوالی و مزرعه C دو آبیاری متوالی و در هر آبیاری، سه نوار مورد داده‌برداری و ارزیابی قرار گرفت. مزارع به روش آبیاری نواری انتها بسته آبیاری می‌شدند. تحقیق به طور کلی در دو قسمت و مرحله اصلی، آزمایش‌های مزرعه‌ای و مدل‌سازی ارائه شده است. در این مطالعه از نرم‌افزار WinSRFR 5.1.1 استفاده شده است. ارزیابی اولیه با استفاده از روش دو نقطه‌ای الیوت و واکر انجام شد. جهت تعیین ضرایب معادله نفوذ کاستیاکوف - لوئیس، از بخش تحلیل وقوع نرم‌افزار استفاده شد. سپس برای واسنجی مدل (با استفاده از داده‌های پیشروی و پسروی برداشت شده در مزرعه) از بخش شبیه‌سازی استفاده به عمل آمد. افزایش راندمان آبیاری، راهکارها به دو بخش پارامترهای مدیریتی و طراحی تقسیم شدند. جهت بهینه‌سازی پارامترهای مدیریتی (دبی ورودی و زمان قطع جریان) از بخش تحلیل عملیاتی و بهینه‌سازی پارامترهای طراحی (طول نوار، شیب و دبی ورودی) از بخش طراحی فیزیکی استفاده شده است. مقدار پارامترهای بهینه‌ساز به گونه‌ای که با حفظ حداکثری راندمان کاربرد و یکنواختی توزیع و کاهش تلفات نفوذ عمقی حاصل شود، تعیین گردیدند. به طور کلی نتایج در دو قسمت نتایج واسنجی مدل و ارائه بهترین پارامترهای معادله نفوذ و همچنین نتایج بهینه سازی مدل که شامل پارامترهای بهینه مدیریتی و طراحی در قالب جدول گزینه‌های مدیریتی و طراحی آبیاری نواری، ارائه گردید. نتایج نشان داد با برقراری شرط تامین حداقل عمق مورد نیاز از ابتدا تا انتهای نوارها، با تعیین مقدار جریان ورودی و زمان قطع جریان، راندمان کاربرد در سطوح قابل قبول ایجاد می‌شوند، که در مزرعه A، با دبی 17/13 لیتر بر ثانیه و زمان قطع جریان 213 دقیقه، در مزرعه B، با دبی 32/8 لیتر بر ثانیه و زمان قطع جریان 132 دقیقه و در مزرعه C، با دبی 93/23 و زمان قطع جریان 40 دقیقه حداکثر راندمان کاربرد و حداقل تلفات نفوذ عمقی حاصل شد. مقادیر پارامترهای مدیریتی به تفکیک مزارع، جهت دستیابی به سطح کفایت 75 درصد نیز ارائه شده است. برای ترکیب‌های مختلف پارامترهای طراحی نیز بهینه‌سازی انجام شد، طبق نتایج، برای هر سه مزرعه با افزایش و کاهش طول نوارها و به ازای 25± درصد و 50± درصد شیب نوارها، زمان قطع جریان و دبی ورودی در واحد عرض به هر نوار جهت دستیابی به حداکثر راندمان کاربرد و حداقل تلفات نفوذ عمقی به دست آمد. که بر اساس نتایج برای مزرعه A، با طول 120 متر، شیب 002/0 متر بر متر و دبی در واحد عرض 2 لیتر بر ثانیه، برای مزرعه B، با طول 140 متر، شیب 0005/0 متر بر متر و دبی در واحد عرض 4 لیتر بر ثانیه و برای مزرعه C، با طول 100 متر، شیب 001/0 متر بر متر و دبی در واحد عرض 8 لیتر بر ثانیه، توصیه شدند.

آبیاری قطره ای یکی از روش های نوین آبیاری است که به علت راندمان بالا می تواند جایگزینی مناسب برای روش های سنتی آبیاری باشد. در سیستم آبیاری قطره ای مانند سایر روش های آبیاری، برای به دست آوردن راندمان دلخواه باید پارامترهای تاثیرگذار در آن به خوبی مورد مطالعه قرار گیرند. چگونگی توزیع رطوبت در خاک یکی از مهمترین پارامترهای تاثیرگذار در این نوع سیستم آبیاری می باشد. با توجه به این که خاک های مورد استفاده در زراعت در اثر کشت و کار، اضافه کردن خاک و فعالیت ریشه گیاهان به خاکی با دولایه با چگالی های مختلف تبدیل می شوند، بنابراین مطالعه جبهه ی رطوبتی به وسیله قطره چکان ها در خاک های دولایه می تواند دقت تعیین ابعاد جبهه ی رطوبتی و بهبود بازدهی سیستم های آبیاری قطره ای را افزایش دهد. در این تحقیق، آزمایش ها در سه نوع دبی قطره-چکان (2، 4 و 6 لیتر در ساعت) بر روی سه نوع بافت خاک (سنگین، سبک و متوسط)، در 6 پروفیل خاک دو لایه انجام گردیدند. زمان آبیاری 6 ساعت بوده و تا 48 ساعت پس از آبیاری مقادیر جبهه پیشروی در فاز توزیع مجدد اندازه گیری شد. این آزمایش ها در یک محفظه پلکسی گلاس به ابعاد مشخص و با دیواره شفاف برای سامانه آبیاری سطحی پیوسته در خاک دولایه انجام شد. به منظور شبیه سازی جبهه رطوبتی از مدل رگرسیون غیرخطی استفاده گردید. شبیه سازی برای برآورد توزیع افقی، عمودی و مساحت خیس شدگی در دو فاز توزیع و توزیع مجدد صورت گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی داده ها نشان دادند که مدل رگرسیون غیر خطی در شبیه سازی توزیع افقی نسبت به توزیع عمودی عملکرد مناسب-تری داشت و همچنین مدل رگرسیون غیر خطی در شبیه سازی توزیع جبهه ی پیشروی رطوبت عملکرد بهتری نسبت به شبیه سازی توزیع مجدد رطوبتی داشت.

آبیاری قطره ای پالسی یکی از بهترین روشهای آبیاری است که شامل فاز آبیاری و استراحت می باشد که از کمترین میزان آب در واحد عملکرد استفاده می کند و با توجه به کاربرد متناوب آب در صورت طراحی و مدیریت بهینه آب در مزرعه افزایش راندمان و توزیع یکنواخت آب در خاک و جلوگیری از تلفات عمقی و رواناب راشامل می شود.که این امر مستلزم آگاهی از نحوه ی توزیع جریان آب در خاک به صورت افقی و عمودی دارد. به طورکلی در طراحی و اجرای سامانه های آبیاری، اطلاع از چگونگی توزیع جبهه پیشروی رطوبت و حتی توزیع مجدد جبهه پیشروی رطوبت در خاک و همچنین ابعاد جبهه رطوبتی از معیارهای مهمی است که باید در نظر گرفت. این معیارها شامل شکل )قطر و عمق خاک خیس شده( و سرعت پیشروی جبهه رطوبتی در خاک که تابعی از نوع خاک )بافت، ساختمان و هدایت هیدرولیکی خاک(، شدت و مدت زمان کاربرد آب( پالسی و پیوسته) می باشد.در این تحقیق، به منظور تعیین ابعاد جبهه رطوبتی در آبیاری پالسی در سیستم آبیاری قطره ای سطحی تحت منبع نقطه ای در خاک دولایه مدلی فیزیکی به شکل مکعب مستطیل به ابعاد 5/0×3×1متر(به ترتیب عرض، طول و ارتفاع) متر ساخته شد.در این تحقیق آزمایش ها برای سه نوع خاک با بافت های مختلف (سبک، متوسط، سنگین) در دو لایه، با سه نوع دبی قطره چکان (2، 4 و6 لیتر در ساعت)، با زمان مفید آبیاری 4 ساعت در 3 پالس که زمان قطع و وصل پالس ها (30-30، 20-40 و 40-20 دقیقه) که عدد اول زمان آبیاری و عدد دوم زمان استراحت سیستم در هر چرخه بود انجام شد . به منظور شبیه سازی جبهه ی رطوبتی از مدل هایدروس دوبعدی و رگرسیون غیر خطی استفاده شد. شبیه سازی برای قطر خیس شدگی، عمق خیس شدگی، مساحت خیس شدگی جبهه ی رطوبتی انجام شد. نتایج حاصل از شبیه سازی هایدروس نشان می دهد که در تیمارهایی ک لایه اول خاک سبک است نتیجه شبیه سازی قایل قبول بوده ولی در خاکی که لایه ای از تیمار، خاک سنگین می باشد هایدروس قادر به شبیه سازی دقیق نمی باشد. وهمچنین نتایج حاصل از رگرسیون غیر خطی نشان از عملکرد خوب این مدل داشت و میتوان عنوان کردکه رگرسیون غیر خطی در برآورد ابعاد جبهه ی رطوبتی دارای قابلیت بهتری نسبت به مدل هایدروس دو بعدی می باشد.

افزایش روزافزون جمعیت و نیاز به غذا موجب تمرکز بر کشت و زرع و افزایش زمین های زیرکشت در اکثر نقاط دنیا گردید. از سویی با کمبود منابع آب شیرین، به کارگیری روش مناسب آبیاری با کمترین میزان مصرف و کمترین تلفات آبی و بهترین راندمان، اهمیت بیشتری پیدا کرد. در این میان آبیاری قطره ای با کمترین میزان مصرف و تلفات پایین تر و همچنین قابلیت استفاده در زمین های ناهموار و شیب دار، مورد مقبولیت بیشتری واقع شد. برای دستیابی به بهترین عملکرد سیستم آبیاری قطره ای، شناخت جبهه ی رطوبتی حاصل از آبیاری توسط قطره چکان حایز اهمیت است. براین اساس پژوهش حاصل به بررسی و شبیه سازی جبهه ی رطوبتی حاصل ازآبیاری توسط یک قطره چکان پرداخته است. برای بررسی و اندازه گیری جبهه ی پیشروی رطوبت، دو مدل فیزیکی به ابعاد 120*120*60 سانتی متر(به ترتیب طول ، ارتفاع و عرض) و 140*120*70سانتی متر(به ترتیب طول ، ارتفاع و عرض) در محوطه ی دانشکده ی کشاورزی دانشگاه کردستان ساخته شد. جنس بدنه ی مدل ها از فلز و دیواره ی جلویی آن ها به منظور رویت پیشروی رطوبت در زمان های مختلف، از پلی کربنات شفاف ساخته شد. در این پژوهش تاثیر سه عامل؛ دبی قطره چکان (2 ،4 و 6 لیتر برساعت) ، شیب زمین (0، 10،20و30 درصد) وبافت خاک ( سنگین، متوسط و سبک)، بر پیشروی جبهه ی رطوبتی مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش جبهه ی رطوبتی در زمان ها ی 180، 120،50،60،1،3،5،7،10،20،30،40 دقیقه در حین آبیاری(فاز توزیع)و در زمان های48،24،6،3 ساعت پس از قطع آبیاری(فاز توزیع مجدد) اندازه گیری شد. با استفاده از نرم افزارهای گرافر و اتوکد، مختصات نقاط به دست آمد. با به کارگیری مدل تجربی رگرسیون غیرخطی، شبیه سازی جبهه ی رطوبتی در فازهای توزیع و توزیع مجدد انجام گرفت. نتایج نشان داد که این مدل در شبیه سازی جبهه ی رطوبتی در دو فاز توزیع و توزیع مجدد برای تمامی تیمارها، عملکرد مناسبی داشت. همچنین عامل شیب تاثیر مستقیم بر پیشروی افقی جبهه و تاثیر عکس بر پیشروی عمودی جبهه ی رطوبتی داشت.

ابعاد جبهه ی رطوبتی تاثیر قابل توجهی در کمیت و کیفیت عملکرد گیاهان زراعی دارد، به طوری که اگر ابعاد جبهه ی رطوبتی کمتر از حد مورد نیاز گیاه باشد، گیاه نمی تواند آب کافی را جذب نماید که این امر موجب کاهش عملکردگیاه می شود و اگر چنانچه ابعاد جبهه ی رطوبتی بیش تر از حد مورد نیاز گیاه باشد، باعث تلفات آبیاری می شود، پس با اصلاح ابعاد جبهه ی رطوبتی می-توان راندمان کاربرد را افزایش داد. با توجه به این که بیش تر زمین های کشاورزی تحت کشت در اکثر مناطق دنیا مسطح یا دارای شیب ملایم نبوده، شناخت کامل جبهه ی رطوبتی در اراضی شیب دار جهت مدیریت و بهره برداری صحیح از سیستم های آبیاری قطر ه ای امری ضروری می باشد. در این تحقیق، برای شبیه سازی جبهه پیشروی رطوبت در خاک در آبیاری قطره ای سطحی در اراضی شیب دار دو مدل فیزیکی به شکل مکعب مستطیل یکی به ابعاد 6/0×20/1×20/1متر(به ترتیب عرض، طول و ارتفاع) و دیگری به ابعاد 7/0×40/1×20/1 متر ساخته شد. از مدل کوچکتر برای انجام آزمایش ها با دبی کمتر و از مدل بزرگتر برای آزمایش ها با دبی بیشتر استفاده شد. در این تحقیق آزمایش ها برای چهار شیب مختلف (0، 10، 20 و 30 درصد)، سه نوع خاک با بافت های مختلف (سبک، متوسط، سنگین)، با سه نوع دبی قطره چکان (2، 4 و6 لیتر در ساعت)، در زمان آبیاری3 ساعت صورت پذیرفت. جهت شبیه سازی جبهه ی رطوبتی از مدل هایدروس دوبعدی و شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. شبیه سازی برای شعاع خیس شدگی پایین دست قطره چکان، شعاع خیس شدگی بالادست قطره چکان، قطر خیس شدگی، مساحت خیس شدگی پایین دست قطره چکان، مساحت خیس شدگی بالادست قطره چکان، مساحت کل و عمق خیس شدگی جبهه ی رطوبتی انجام شد. نتایج حاکی از دقت خوب مدل هایدروس دو بعدی در شبیه سازی ابعاد جبهه ی رطوبتی در سیستم آبیاری قطره ای می باشد، همچنین نتایج نشان دادند که مدل هایدروس دو بعدی در اراضی مسطح نسبت به اراضی شیب دار دارای قابلیت بهتری می باشد. از دیگر نتایج به دست آمده این است که شبکه عصبی در برآورد ابعاد جبهه ی رطوبتی دارای قابلیت بهتری نسبت به مدل هایدروس دو بعدی می باشد.

آبیاری قطره ای پالسی یا متناوب از جدیدترین روش های آبیاری است که کاربرد حجم پایین آب را به همراه دارد. کاربرد متناوب آب در آبیاری قطره ای باعث می شود که پیشروی با آب کمتری نسبت به جریان پیوسته تکمیل شود که بر روی الگوی رطوبتی خاک تاثیر می گذارد. تعیین الگوی جبهه رطوبتی برای طراحی مناسب آبیاری قطره ای ضروری است. این تحقیق بر روی سه نوع خاک با بافت های مختلف (سبک، متوسط و سنگین)، با سه نوع دبی قطره چکان (2، 4 و 6 لیتر در ساعت)، در سه عمق مختلف نصب قطره چکان (صفر، 15 و 30 سانتی متری) بعد از 4 ساعت از زمان آبیاری مورد ارزیابی قرار گرفت و تا 66 ساعت پس از آبیاری مقادیر جبهه پیشروی توزیع مجدد اندازه گیری شد. این آزمایش ها در یک محفظه پلکسی گلاس به ابعاد مشخص و با دیواره شفاف برای دو نوع سیستم آبیاری پیوسته و پالسی به انجام رسید که در آبیاری پالسی، زمان قطع و وصل پالس ها (30-30، 20-40 و 40-20 دقیقه) که عدد اول زمان آبیاری و عدد دوم زمان استراحت سیستم در هر چرخه خواهد بود. از مدل رگرسیون غیرخطی جهت شبیه-سازی جبهه رطوبتی در شرایط مشابه استفاده شد. به منظور برآورد دقت مدل رگرسیون غیرخطی توزیع رطوبت مشاهداتی و شبیه سازی شده در خاک برای جریان پالسی و پیوسته مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از ارزیابی مدل های ارائه شده برای توزیع پیشروی آب در جهات مختلف موقع آبیاری و پس از اتمام آبیاری، سرعت ظاهری پیشروی جبهه رطوبتی در خاک و سطح خیس شده توزیع حین آبیاری و توزیع مجدد و همچنین ضرایب همبستگی بالای بین مقادیر اندازه گیری و شبیه سازی شده در خاک های مورد بررسی نشان داد که این مدل ها دارای عملکرد مناسبی می-باشد و می توان با بکارگیری این روابط در طراحی سامانه های آبیاری، عملکرد آبیاری قطره ای پیوسته و پالسی را افزایش داد.

با توجه به محدودیت منابع آب در کشور، یکی از راهکارهای مهم، استفاده از منابع آب غیرمتعارف همانند پساب تصفیه شده در بخش کشاورزی و اعمال مدیریت های کم آبیاری است. به همین منظور در این تحقیق به بررسی اثر استفاده از پساب تصفیه شده شهری بر عملکرد گیاهان ذرت و گوجه فرنگی و توزیع فلزات سنگین (آرسنیک، آهن، روی، مس و منگنز) و نیترات پرداخته شده است. این آزمایش در قالب طرح کامل تصادفی در 3 تکرار، در سال 94-1393 در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه کردستان در شهر سنندج انجام شد. تیمارهای این آزمایش شامل تیمارهای کم آبیاری (50%، 75% و 100% نیاز آبی با پساب با دور آبیاری یکسان 3 روزه) و تیمارهای دور آبیاری (1 روزه، 3 روزه و 5 روزه با 100% نیاز آبی یکسان با پساب) و تیمار 100% نیاز آبی با آب معمولی با دور آبیاری 3 روزه میباشد. در این تحقیق مقدار آب مورد نیاز گیاهان با استفاده از نرم افزار (cropwat.8) و متناسب با شرایط گلخانه ای محاسبه گردید. نتایج این پژوهش نشان می دهد که اثر سطوح مختلف آبیاری با پساب در گیاه گوجه فرنگی فقط بر وزن خشک برگ ها، قطر و وزن متوسط میوه معنیدار نبوده اما بر سایر اجزای عملکرد گوجه فرنگی همانند وزن تر و خشک ریشه، ارتفاع ساقه، وزن خشک ساقه، تعداد برگ های مرکب، وزن کل برگ ها، شاخص سطح برگ و وزن تر یک برگ مرکب در سطح 5% و بر طول ریشه، وزن تر ساقه و تعداد کل میوه ها در سطح 1% معنی دار شد. و در گیاه ذرت فقط در تعداد برگ های مرکب و وزن تر و خشک ریشه معنی دار نبوده است اما برای اجزای عملکرد ذرت مانند طول ریشه، ارتفاع ساقه، وزن تر برگ، وزن خشک برگ، قطر متوسط بلال، شاخص سطح برگ، وزن هزاردانه، طول بلال و قطر ساقه در سطح 5% و برای شاخص های وزن تر و خشک ساقه در سطح 1% معنی دار شد. اثر سطوح مختلف آبیاری با پساب بر توزیع نیترات و فلزات سنگین در بیشتر نقاط اندازه گیری شده در خاک کشت شده با گیاهان گوجه فرنگی و ذرت در سطح 1% معنی دار بوده است.