با توجه به اینکه کشاورزی بزرگترین مصرف کننده منابع آب در جهان بهشمار میآید، اگر بشر بخواهد با چالشهایی که در آینده پیش رویش قرار دارد مقابله کند، باید میزان مصرف آب در بخش کشاورزی را تا مصرف پایدار کاهش دهد. کشاورزی بهعنوان عمدهترین مصرفکننده آب در شهرستان میناب حساسیت زیادی را برانگیخته است. این مطالعه باهدف برآورد ردپای آب در بخش کشاورزی شهرستان میناب به بهینهسازی الگوی کشت محصولات صورت پذیرفت. لذا؛ ابتدا ردپای آب در اجزاء معرفیشده (آبی، سبز و خاکستری) براساس دیدگاه اوکسترا برآورد شد و بر اساس سود خالص و میزان عملکرد، ارزش اقتصادی و ارزش زمین برای هر دسته از محصولات کشاورزی برآورد شد و سپس باهدف کم کردن ردپای آب و افزایش سود خالص، سطح زیر کشت هر دسته از محصولات اساس حداکثر کردن سود و بهینهسازی سطح زیر کشت بر اساس نسبت ردپا به سود، بهینه گردید. نتایج نشان داد، با اعمال سناریوی حداکثرسازی سود خالص (سناریوی اول)، سطح زیرکشت 12 درصد کاهش و تولیدات کشاورزی و حجم ردپای آب بهترتیب 61 درصد و 13 درصد افزایش نشان میدهد. در سود خالص تغییربسیار جزئی (5 درصد کاهش) دیده میشود اما در سناریوی دوم با هدف حداکثرسازی سودخالص نسبت به ردپا، سطح زیرکشت 12 درصد کاهش و تولیدات کشاورزی 79 درصد افزایش و حجم ردپای آب 11 درصد کاهش نشان میدهد. در سود خالص تغییربسیار جزئی (5 درصد کاهش) دیده میشود لذا دیدگاه ردپای آب در ترکیب محصولات کشاورزی در منطقه به طور چشمگیری در امنیت آب مؤثر عمل نموده است.
یکی از روشهای مورد استفاده برنامهریزان و مدیران جهت مدیریت تغییرات کاربری اراضی، مدلسازی آن است. تحقیق حاضر با هدف پیش-بینی تغییرات کاربری اراضی حوزهی آبخیز سد استقلال میناب با استفاده از شبکه عصبی پروپسترون چند لایه و زنجیره- مارکوف در افق 1409 است. جهت تهیه نقشهی کاربری اراضی منطقهی مورد مطالعه از تصاویر سری ماهوارههای لندست 5 سنجنده TM (سال 1374) ، لندست 7 سنجنده ETM+ (سال 1382) ، لندست 8 سنجنده OLI (سال 1395) استفاده گردید. برای این منظور از الگوریتم حداکثر احتمال در سه مقطع زمانی مذکور استفاده گردید. مدلسازی پتانسیل انتقال، به کمک الگوریتم شبکهی عصبی پرسپترون و تعدادی متغیرهای دینامیک و استاتیک و جهت پیشبینی تغییرات کاربری اراضی در دوره آتی، از زنجیرهی مارکوف استفاده گردید. جهت محاسبه صحت پیش-بینی مدل از پارامترهای روش GEOMOD و آمارههای کاپا استفاده شد. نتایج ارزیابی دورههای واسنجی با استفاده از روش GEOMOD و پارامترهای N(n)، N(m)، H(m)، M(m)، K(m)، P(m) و P(p) و آمارههای کاپا نشان داد که دورهی واسنجی 1374 تا 1395 بالاترین صحت را جهت پیشبینی تغییرات کابری اراضی سال 1409 داشت. نتایج تغییرات کاربری اراضی حاکی از آن بود که طی دورهی واسنجی، از میان شش طبقهی کاربری جنگل، مرتع، اراضی کشاورزی، اراضی مسکونی، اراضی بایر و مخازن آبی، بیشترین افزایش مساحت مربوط به اراضی کشاورزی با 05/627 کیلومتر مربع و بیشترین کاهش مساحت، مربوط به اراضی مرتعی (35/580 کیلومترمربع) بوده است. تخریب اراضی مرتعی بیشتر در راستای تبدیل این اراضی به اراضی کشاورزی و اراضی مسکونی بوده است. همچنین نتایج مدلسازی کاربری اراضی برای سال 1409 نشان داد که در دورهی زمانی مورد مطالعه (1374- 1409) مساحت اراضی کشاورزی 101128 کیلومتر مربع افزایش داشته و از 36/7% به 9/16 % رسیده است. اما مساحت اراضی مرتعی 1000 کیلومتر مربع کاهش و از 8/56 % به 4/47 % رسیده است. در صورت ادامه روند کنونی تا سال 1409 کاهش سطح اراضی مرتعی و تبدیل آن ها به اراضی کشاورزی جهت افزایش بهرهوری از اراضی، اتفاق خواهد افتاد.
تغییرات جهانی اقلیم و کاربری اراضی میتواند بهشدت بر میزان فرسایش و توانایی خاک برای حفظ کشاورزی و به تبع آن، بر امنیت غذایی منطقهای یا جهانی تأثیر بگذارد. هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی اثر تغییر اقلیم و تغییرات کاربری اراضی بر فرسایش با استفاده از مدل RUSLE است. از اینرو، تغییرات آب و هوایی براساس دو سناریوی تغییر اقلیم RCP2.6 و RCP8.5 با استفاده از مدل آماری برای دورههای 2016-2030 و 2031-2050 نسبت به دورۀ پایه (1986-2015) استفاده شدند. مدل LCM برای پیشبینی تغییرات کاربری زمین و پوشش گیاهی در حوضۀ آبخیز کندران استفاده شد. نتایج نشان داد فاکتور فرسایش باران (R-factor) و عامل پوشش گیاهی (C-factor) در مدل RUSLE تحت تأثیر مستقیم تغییرات اقلیمی و نیز تغییرات کاربری اراضی و پوشش گیاهی قرار دارند. بهطوری که میزان فاکتور فرسایشپذیری از 38/76 در دورۀ پایه به 7/83 در دورۀ 2016-2030 و 3/82 MJ mm ha-1 h-1 y-1 در دورۀ 2031-2050 افزایش خواهد یافت. همچنین، فاکتور پوشش گیاهی از 225/0 در دورۀ پایه به 43/0 در دورۀ 2016-2030 و 56/0 در 2031-2050 افزایش مییابد. میانگین فرسایش خاک در دورۀ پایه 8/9 (تن در هکتار در سال) بود که طی دو دهۀ آینده (2016-2030) با استفاده از دو سناریوی بررسیشده، به طور متوسط 16 درصد (37/11) و طی پنج دهۀ آینده 20 درصد (3/10) بر میزان فرسایش افزوده میشود.
بهدلیل کمبود بارندگی در مناطق خشک و نیمهخشک و در نتیجه محدود بودن منابع آبهای سطحی در این مناطق، مصرف آب در بخش کشاورزی، صنعت و شرب بهشدت به آب زیرزمینی متکی است. در برداشتهای صحرایی مثل نمونهبرداری از عمق آب در چاهها، تعیین نقاط مهم جهت نمونهبرداری به لحاظ کاهش حجم نمونهها و صرفهجویی در هزینه و زمان بسیار مهم است. در این مقاله، از آنالیز مؤلفههای اصلی و تحلیل خوشهای جهت تعیین چاههای مؤثر برای تعیین تراز سطح ایستابی سفره آب زیرزمینی دشت میناب واقع در استان هرمزگان و حذف چاههای کماهمیت استفاده شده است. برای این منظور، 38 چاه پیزومتری در منطقه مورد مطالعه بررسی گردید و با استفاده از آنالیز مؤلفههای اصلی، اهمیت نسبی هر چاه بین 0 تا 1 محاسبه گردید. بررسی بهعمل آمده نشان داد با حذف چاههایی که اهمیت نسبی آنها کمتر از 7/0 است، ضریب تغییرات سطح آب زیرزمینی نسبت به حالتی که از تمامی چاهها استفاده میگردید؛ افزایش چندانی نمیکند. با استفاده از تحلیل خوشهای، پیزومترها به سه خوشه تقسیمبندی شدند که از بین خوشهها، خوشه سه با 12 پیزومتر معرف بهتری از پیزومترها بود و کمترین خطا را داشت. درنهایت تحلیل خوشهای با خطای کمتر نسبت به روش PCA، ملاک نتیجهگیری قرار گرفت.
کمبود منابع آب کافی، علاوه بر کاهش روند توسعه کشاورزی در حال حاضر، باعث خسارات و زیانهایی نیز در آینده خواهد شد. مطالعه حاضر، مطالعهای به منظور ارائه راهکارهای پایدار در مدیریت منابع آب با استفاده از مفهوم ردپای آب و کارایی مصرف آب زعفران در سطح ملی از طریق تجزیه و تحلیل خوشهای میباشد، که با هدف شناسایی اولویت استانها به توجه به دو شاخصه مذکور انجام شد. در این مطالعه، حجم ردپای آب سبز، آبی، خاکستری و سفید در تولید زعفران در سطح کشور با بهکارگیری چارچوب اصلی طی دوره آماری 1387 تا 1393برآورد گردید. نتایج نشان داد، سهم هریک از اجزای ردپای آب شامل آب سبز، آب آبی و آب خاکستری در محصول زعفران در ایران بهترتیب 20، 90 و 10 درصد است که متوسط ردپای آب مجازی ناشی از آن 2764 مترمکعب برکیلوگرم تخمین زده شد. محدوده تغییرات کارایی مصرف آب از 2/0 تا 62/0 متغیر است. در بررسی اولویتبندی بر حسب دو شاخص معرفی شده، استانها به چهار دسته تقسیم شدند که لرستان، کرمانشاه، همدان، خراسان شمالی، تهران، کرمان، آذربایجان شرقی و زنجان در دسته کمترین ردپای آب و بیشترین کارایی مصرف آب و در اولویت اول قرار میگیرند. استان گلستان، قزوین، مرکزی، البرز، یزد و خراسان رضوی و جنوبی در زمره استانهای با اولویت دوم؛ استان فارس و سمنان در اولویت سوم و استان چهارمحال و بختیاری در اولویت آخر قرار دارد. براین اساس، توجه به شاخصهایی همچون کارایی مصرف آب و ردپای آب میتواند کمک شایانی به تصمیمگیران در زمینه تغییر الگوی کشت در مناطق خشک و نیمه خشک و توسعه کشت محصول فوق در کشور ارائه نماید.
استان هرمزگان رتبه اول تولید گوجه فرنگی خارج از فصل در کشور را داراست، این در حالیاست که کمبود بارش و به تبع آن کمبود منابع آب شیرین در استان هرمزگان، قرار گرفتن استان در اقلیم فراخشک و همچنین تلفات زیاد آب در بخش کشاورزی موجب بحران جدی آب طی دو دهه اخیر شده است. تحقیق فوق با هدف تغییرات زمانی و مکانی آب مجازی و ردپای آب در محصول گوجهفرنگی تحت تاثیر تغییرات اقلیمی طی 15 سال گذشته (1381-1395) صورت پذیرفته، تا بر این اساس، ارزش و حجم آب مجازی مبادلاتی در هر شهرستان محاسبه و تاثیر تغییر متغیرهای اقلیمی موثر بر ردپای آب مشخص گردد. نتایج نشان داد، متوسط وزنی ردپای آب در تولید گوجهفرنگی 936/0 مترمکعب در کیلوگرم بوده که بیشترین و کمترین میزان ردپای آب مربوط به شهرستان جاسک و بستک با مقدار 54/1 و 66/0مترمکعب برکیلوگرم است. متوسط حجم ردپای صادرات آب مجازی گوجهفرنگی 8/10 میلیون متر مکعب با ارزش 28 میلیون ریال میباشد که بیشترین و کمترین سهم را بهترتیب شهرستان بندرعباس و بشاگرد داشتهاند، اما بهترتیب بالاترین و پائینترین ارزش آب مجازی مربوط به شهرستان بستک و جاسک است. تغییرات زمانی ردپای آب نشان میدهد، روند ردپا در بخش مرکزی رو به کاهش و در سایر بخشها فاقد روند معنیدار است، این در حالیاست که متغیر ساعات آفتابی نیز روبه کاهش بوده و در بین فاکتورهای غیراقلیمی روند عملکرد در بخش مرکزی افزایش قابل توجهی نشان میدهد، لذا روند تغییرات ردپای آب را میتوان به عوامل غیراقلیمی مرتبط دانست.
بارش یکی از تغییرپذیرترین پدیدههای هواشناسی و هیدرولوژیکی است. تخمین متوسط مقدار عددی بارش و بررسی نحوهی تغییرات زمانی بارش به منظور مدیریت و برنامهریزی منابع آب در مناطق مختلف امری ضروری است، بطوریکه بیشینهنمایی و یا کمینهنمایی آن با اهداف مختلف در مدیریت منابع آب در یک کشور تبعات فرهنگی، اجتماعی و سیاسی زیادی دربر خواهد داشت. در بسیاری از منابع همواره مقدار عددی بارش طی چند دههی گذشته در ایران 240 تا 250 میلیمتر معرفی گردیده است. لذا بر این مبنا جهت کاوش در صحت و دقت عدد فوق، هدف از این پژوهش، محاسبهی میانگین بارش و بررسی تغییرات واریانس آن طی دهههای مختلف در سطح کشور ایران است.در این پژوهش تغییرات بارش طی چهار دهه در 33 ایستگاه سینوپتیک کشور با توزیع مکانی مناسب مورد بررسی قرار گرفت. برای تحلیل زمانی دادههای بارندگی، ابتدا ماهیت اولیه آنها از نظر همگنی، کفایت و تصادفی بودن آمار بررسی گردید و میانگین بارندگی از طریق روشهای پلیگونبندی تیسن و خطوط همباران به روشهای مختلف درونیابی کریجینگ، عکس فاصله و همسایگی طبیعی محاسبه گردید و با استفاده از آماره لیون، ناهمگونی واریانسها در دهههای مختلف مورد مقایسه قرار گرفت.براساس نتایج به دست آمده،میانگین بارندگی در ایران طی چهار دههی گذشته در روش پلیگونبندی تیسن 421 میلیمتر، روش کریجینگ 232 میلیمتر، روش عکس فاصله 715 میلیمتر و روش همسایگی طبیعی 5/715 میلیمتر برآورد گردید. نتایج حاصل از بررسی ناهمگونی واریانس بارش طی چهار دهه نشان داد، واریانسها همگون بوده و میانگین بارندگی در چهار دهه تفاوت معناداری باهم ندارند. براین اساس، پیشنهاد میگردد، روش منتخب در برآورد بارش در سطح با توجه به هدف و دقت و صحت مورد نظر انتخاب گردد.
بهینهسازی تعداد ایستگاههای سینوپتیک در تخمین میزان بارندگی به لحاظ کاهش هزینۀ تعمیر و نگهداری، گامی مهم است. هدف اصلی این تحقیق، تعیین تعداد بهینۀ ایستگاههای سینوپتیک برای تخمین میزان بارندگی است. بر این اساس، ابتدا مقادیر باران ایستگاههای سینوپتیک مربوط به دورۀ آماری مشترک 14ساله از سازمان هواشناسی کشور اخذ شد و عملکرد پنج روش مختلف درونیابی ارزیابی شد. با توجه به نتایج، روش تابع پایۀ شعاعی (RBF)، با میزان خطای 63/0 بهعنوان مناسبترین برازش داده، انتخاب شد و سپس با استفاده از روش یادشده و PCA بهینهسازی ایستگاهها صورت پذیرفت. بررسیهای انجامشده نشان میدهد با حذف ایستگاههای سینوپتیک در روش PCA خطای برآورد RMSE از 48/0 به 52/0 نسبت به حالتی که از همۀ ایستگاههای سینوپتیک استفاده میشد، افزایش یافت و در روش میانیابی تابع پایۀ شعاعی میزان خطا از 63/0 به 55/0 کاهش یافت که بیانکنندۀ مناسببودن این روش در بهینهسازی ایستگاههای سینوپتیک کشور است. نتایج بیان میکند که با حذف 34 نقطه در روش PCA و 22 نقطه در روش میانیابی تابع پایۀ شعاعی از شبکۀ ایستگاههای سینوپتیک ایران مقدار خطای بهدستآمده قابل قبول است.
