بررسی رفتار رطوبت و نیترات در آبیاری زیرسطحی با پساب شهری دوره دكتري تخصصي (Ph.D.) در رشته مهندسی آبیاری و زهکشی

تعداد 150صفحه فایل word قابل ویرایش

بررسی رفتار رطوبت و نیترات در آبیاری زیرسطحی با پساب شهری

چكيده

آگاهی از مقدار و توزیع آب و نیترات در آبیاری زیرسطحی اهمیت فراوانی در مدیریت آب مزرعه دارد. هدف از اين پژوهش، شبیه­سازی توزیع پساب و نیترات در خاک با در نظر گرفتن اثر جذب ریشه و تبخیر از سطح خاک، تحت آبیاری قطره­ای زیر­سطحی با عمق 15 سانتیمتر بود. بدین منظور، مزرعه­ای آزمایشی در محل تصفیه­خانه فاضلاب جنوب شرق تهران با پساب ثانویه انتخاب و مورد کشت کاهو رقمIceberg  قرار گرفت تا داده­های مورد نیاز جمع­آوری شود. پتانسیل ماتریک خاک در دامنۀ تانسیومتری با استفاده از تانسیومتر و رطوبت خاک با استفاده از دستگاه TDR به­دست آمد و نیترات خاک توسط اسپکتروفوتومتر در یک شبکه منظم در عمقهای 0-15، 15-30 و 30-45 سانتیمتری اندازه­گیری شد. ویژگی­های هیدرولیکی خاک رس سیلتی مزرعه با استفاده از داده­های واقعی پتانسیل ماتریک و رطوبت حجمی خاک به دست آمد. برای انجام شبیه­سازی، از مدل HYDRUS-2D استفاده شد و عملکرد مدل با مقایسه مقادیر مشاهداتی و محاسباتی توسط آماره RMSE و چند آماره دیگر مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج شبیه­سازی مکانی رطوبت خاک، نشان داد که در نقاط دورتر از قطره­چکان و با عمق بیشتر (008/0 (RMSE=­در مقایسه با نقاط نزدیک به قطره­چکان و عمق کمتر )­035/0 (RMSE=نتایج بهتری ارائه می­دهد. نتایج بدست آمده از شبیه­سازی زمانی مدل رطوبتی، 48 ساعت پس از آبیاری (015/0­RMSE=) مدل دقیق­تر از يك ساعت پس از آبیاری عمل می­کند (029/0RMSE=). نتایج مدل انتقال املاح نشان داد که مدل با خطای 91/1­RMSE=، شبیه­سازی نسبتاً قابل قبولی از توزیع نیترات تحت آبیاری زیرسطحی با پساب ارائه کرده است. بدین ترتیب می­توان دریافت که مدل انتقال آب و املاح از توانایی مناسبی برای شبیه­سازی رطوبت و نیترات خاک تحت آبیاری زیرسطحی هنگامی که فرآیندهای جذب آب به وسيلۀ ریشه و تبخیر فعال می­باشند، برخوردار است. در اين تحقيق شاخص آلودگي ميکروبيولوژي کلیفرم کل، کليفرم­هاي مدفوعي و حضور باکتري سالمونلا و ایکولای در انتهاي دو فصل زراعي، مورد اندازه­گیری قرار گرفت. نتایج نشان داد که آلودگی بيولوژيكی در هر دو سال بالاتر از حد توصيه شده است كه نشان دهنده آلوده بودن بوته­های کاهو به لحاظ مشخصه­های بيولوژيكي است. با توجه به ویژگی­های پساب مورد استفاده، عمق نصب 15 سانتی­متری لوله­های آبیاری زیرسطحی و تناوب آبیاری، از آلودگی میکروبیولوژیکی بوته­های کاهو جلوگیری نشده است. اندازه­گیری فلزات سنگين بوته­های کاهو انتهاي دو فصل زراعي نشان داد که پس از دو سال آبیاری با پساب تصفیه­خانه جنوب شرق تهران، غلظت فلزات سنگین کرم، کادمیوم و جیوه در کاهو از محدوده مجاز خارج شده است. بر اساس نتایج به دست آمده می­توان نتیجه گرفت که روش آبیاری قطره­ای زیرسطحی برای کاربرد پساب تصفیه ثانویه جنوب شرق تهران برای کشت گیاه کاهو در این منطقه، پس از اعمال مدیریت مناسب آبیاری، می­تواند سیستم مطلوبی از نظر جذب آب و نیترات توسط گیاه و کاهش آبشویی و تبخیر باشد؛ لیکن از نظر مخاطرات آبیاری با پساب شامل آلودگی میکروبی و فلزات سنگین تحت شرایط حاکم بر این پژوهش به مطلوبیت لازم دست نیافته است.

کلمات کلیدی: آبیاری قطره­ای زیرسطحی، پساب، مدل آب و املاح، HYDRUS-2D