منابع طبیعی

 پيش بيني آب و هواشناسان و هيدرولوژيست ها حاکي از آن است که در طول قرن حاضر اقليم مرطوب تر و رگباري تر خواهد شد و تراز سطح آب درياها نيز بالا خواهد آمد. اين موضوع منجر به خطر سيل در رودخانه هاي داخلي و ساحلي شده و صدماتي را به وضعيت اقتصادي و اجتماعي بعضي از کشورها وارد خواهد کرد. Werritty و همکاران(2002) از تحليل آمار و داده هاي بلندمدت رودخانه هاي اسکاتلند دريافتند که از دهه 1950 سيلابها فراوانتر و شديدتر شده اند. هرچند در مورد افزايش غيرمعمول وقوع سيلابهاي بزرگ بر اثر تغيير اقليم مدرک آشکاري در دست نيست اما اين وضعيت با دوره هاي سيلابي در گذشته و پيش بيني هاي جاري سيلابها که تحت نام سناريوي تغيير اقليم از آن ياد مي شود توافق دارد. اگرچه بعضي از محققين افزايش سيلابهاي بزرگتر و شديدتري را در اثر تغيير اقليم نويد مي دهند اما بعضي ديگر کم شدن رواناب متوسط سالانه و افزايش سريع دبي هاي حداقل را نيز ناشي از تغيير اقليم مي دانند (Ren et al, 2002).

 Loucas و همکاران(2002) بمنظور بررسي پتانسيل اثرات تغيير اقليم آينده روي وقوع جريانات سيلابي تحقيقي را در دو حوضه کوهستاني واقع در دو ناحيه اقليمي مختلف کانادا انجام دادند نامبردگان در اين تحقيق که با استفاده از يک مدل حوضه آبخيزانجام شد هنگام شبيه سازي تغييراتي را در دما، بارش، پوشش گياهي، پوشش ابري و ساير پارامترهاي دخيل در توليد سيلاب بوجود آوردند. نتايج نشان داد که اقليم آينده در دو حوضه مورد مطالعه مرطوب تر و گرم تر از حال حاضر خواهد شد و اکثريت وقايع سيل در حوضه هاي باراني ساحلي اتفاق خواهد افتاد همچنين تحليل ها نشان دادند رويهم رفته بزرگي و فراواني وقوع سيلابها در بعضي ازحوضه ها افزايش پيدا مي کند. نامبردگان براساس اين يافته ها، عمليات مديريتي مختلف را براي غلبه بر اثرات تغيير اقليم آينده در دو حوضه مورد مطالعه پيشنهاد کردند.

Niehoff و همکاران(2002) اثرات تغيير پوشش گياهي وکاربري اراضي را در توليد رگبار-رواناب (Storm-runoff ) در يک حوضه متوسط مقياس در آلمان (SW-Germany ) بررسي کردند اين محققين بر اساس سناريوهاي مختلف کاربري، اثر خصوصيات کاربري اراضي را با استفاده از مدلهاي فيزيکي هيدرولوژيکي در توليد سيل شبيه ساري کردند. نتايج نشان داد که اثر شرايط کاربري اراضي روي توليد سيل بستگي زيادي به خصوصيات بارش و مقياس مکاني (حوضه) دارد بطور مثال تاثير کاربري اراضي براي رگبارهاي همرفتي(Convective storm ) که با شدت بالا همراه هستند با رگبارهاي فرارفتي(Advective storm ) که با تداوم بيشتر ولي شدت کمتر بوقوع مي پيوندند تفاوت دارد. براي بارش هاي همرفتي شرايط کاربري اراضي بويژه  در حوضه هاي بزرگ مقياس تاثير کمي در تشکيل سيلاب دارد، زيرا اين نوع بارش ها مقياس کوچکتري را در بر مي گيرند و لذا تمام سطح حوضه در تشکيل سيلاب مشارکت نمي کند.

     ....ادامه دارد....

برنا مه Crop Wat يک آبزار کاربردي است براي مهندسان آبياري تا بتوانند به کمک آن  محاسبات استاندارد براي تبخير و تعرق گياه مرجع، نياز آبي گياه و نياز آبياري گياه و مخصوصا طراحي و مديريت برنامه آبياري را به آساني انجام دهند.مدل برمبناي روش پنمن – مانتيث – فائو طراحي شده است. در اين مدل با استفاده از سه دسته اطلاعات شامل پارامترهاي هواشناسي موثر در تبخير و تعرق ،رفتار گونه هاي گياهي و ويژگيهاي خاك ، نياز آبي گياهان مختلف از روي نمونه گياه مرجع براي هر منطقه  برآورد مي­شود. معادله پنمن-مانتيث –فائو به شكل زير بيان شده است:

 كه در آن:

ET0: تبخير و تعرق استاندارد سطح مرجع برحسب ميليمتر در روز

ea-ed: فشار بخار اشباع و فشار واقعي بخار آب در هوا برحسب ميلي بار

U2: سرعت باد در روز در ارتفاع 2 متري از سطح زمين برحسب متر بر ثانيه

Rn, G: ميزان تشعشع برحسب MJm^-2d^-1

 ^Δ:  شيب منحني تغييرات فشار بخار اشباع نسبت به درجه حرارت (T)

  γ^:  ثابت سايكرومتري برحسب Kpa c^-1

  داده هاي اصلي مورد نياز براي معادله مذكور عبارتند از:

1)       داده هاي دمايي براي محاسبه ET₀

2)       داده هاي بارش

3)       داده هاي مربوط به گياه

4)       داده هاي خاك

 در مدل Crop Wat براي محاسبه مقدار تبخير و تعرق گياه مرجع() پارامترهاي زير مورد نياز مي باشند:

ميانگين حداكثر درجه حرارت برحسب سانتيگراد ·

ميانگين حداقل درجه حرارت برحسب سانتيگراد ·

درصد حداقل رطوبت نسبي ·

ساعات آفتابي روزانه ·

سرعت باد بر حسب كيلومتر در روز ·

و تعيين نياز آبي (تبخير و تعرق) گياه از رابطه زير استفاده مي شود.

در مدل Crop Wat برنامه آبياري طي 4 مرحله زير صورت مي گيرد.

1-       بر اساس پارامتر هاي موثر در تبخير و تعرق گياه مرجع(قدرت تبخير کنندگي هوا) ( درجه حرارت- ساعات آفتابي- سرعت باد- رطوبت نسبي).

2-       با استفاده از () محاسبه شده در بالا و با معرفي ضريب گياهي (k_c) و ساير خصوصيات مورد نياز گياه.

3-       بر اساس مدلهاي موجود باران موثر محاسبه و از مقدار نياز آبي مرحله 2 کم مي شود.

4-        با وارد نمودن خصوصيات فيزيکي موثر در تعيين برنامه آبياري خاک ، سناريو هاي مختلف تعيين و ارائه مي شود.

ضريب گياهي مرحله اوليه رشد درختان و درختچه ها بايد شرايط سطح زمين در دوره پيش از رويش مجدد برگ درختان يا درختچه هاي خزان شونده يا شرايط دوره خواب يا فعاليت پايين درختان يا درختچه هاي هميشه سبز را منعكس كند. اين ضريب به مقدار پوشش چمن يا علفهاي هرز، فواصل بارندگي و آبياري، تراكم درختان و پوشش مالچ بستگي دارد. براي درختان ميوه خزان شونده در اقليم بدون يخبندان، مقدار ضريب گياهي در مرحله اوليه رشد مي تواند در خاك داراي پوشش گياهي0.8 تا 0.9 باشد و در شرايطي كه خاك بدون پوشش بوده و فواصل بارندگي يا آبياري زياد است، 0.3 تا 0.4 باشد. اين ضريب براي درختان ميوه هميشه سبز (بدون ريزش همزمان برگ ها) و داراي دوره خواب تغيير چنداني ندارد. چنانچه، پوشش گياهي 50 درصد يا كمتر باشد، اين ضريب وضعيت سطح خاك (خاك بدون پوشش، خاك با پوشش مالچ يا چمن زنده يا علفهاي هرز) را نيز، منعكس مي كند.

لازم به ذكر است كليه موارد فوق كه معمولا براي محاسبه نياز آبي گياهان در مدل كراپ وات استفاده مي شود و بطور مشروح توضيح داده شد بيشتر براي محصولات زراعي و باغي است اما چنانچه قصد استفاده از اين مدل براي گونه هاي درختي يا درختچه اي مناطق بياباني باشد دوره هاي رشد چهارگانه براي اين گونه ها خيلي مصداق پيدا نمي كند از اين نظر مراحل اوليه و توسعه را نمي توان به ميزان درصد پوشش سطح زمين ارتباط داد زيرا كاشت اين گونه ها برخلاف محصولات زراعي با فواصل نسبتا زياد صورت مي گيرد و علاوه بر پوشش سطحي، رشد ارتفاعي و حجم فضاي اشغال شده آنها نيز بايد ملاك عمل قرار گيرد.

مرحله مياني رشد، از زمان برقراري پوشش كامل مؤثر شروع شده و تا رسيدن محصول ادامه مي يابد. مرحله مياني طولاني ترين مرحله رشد در گياهان چند ساله و بسياري از گياهان يکساله مي باشد. در مرحله مياني رشد، ضريب گياهي (Kc mid) به بيشترين مقدار مي رسد. تفاوت ضريب گياهي از مقدار مرجع(يعني1)، به طور عمده، ناشي از تفاوت مقاومت و ارتفاع گياه و سطح مرجع چمن و همچنين، شرايط اقليمي است.

 4- مرحله پاياني رشد

مرحله پاياني از شروع رسيدن محصول (انتهاي مرحله مياني) تا برداشت آن يا پلاسيدگي كامل گياه ادامه دارد.  محاسبه ضريب گياهي و تبخير  تعرق گياه در پايان دوره رشد يعني تا زمان برداشت، خشك شدن طبيعي و پلاسيدگي كامل گياه يا ريزش برگ ها خاتمه مييابد. براي برخي گياهان چند ساله در اقليم بدون يخبندان، رشد گياه ممكن است در سراسر سال ادامه يابد به نحوي كه، انتهاي مرحله پاياني رشد مصادف با تاريخ كشت گياه در سال پيش گردد. ضريب گياهي در انتهاي مرحله پاياني (Kc end ) ، تأثير عمليات مديريت آب و گياه را منعكس مي كند. مراحل چهار گانه فوق در شكل 5 بطور شماتيك نشان داده شده است.

پوشش سطح زمين، ارتفاع گياه و سطح برگ با رشد گياه تغيير مي­­كند. ضريب گياهي يك گياه مشخص در طول دوره رشد به دليل تفاوت تبخير و تعرق در مراحل مختلف، تغيير مي­كند. دوره رشد گياه را ميتوان به چهار مرحله متمايز اوليه[1]،  توسعه گياه[2]،  مياني [3] و پاياني [4] تقسيم كرد. ترتيب و طول نسبي دوره و مراحل رشد انواع گياهان در شكل4 نشان داده شده است( تبخير- تعرق 1378 گياهان كميته ملي آبياري و زهكشي ايران).

1- مرحله رشد اوليه :

در طول مرحله اوليه رشد، سطح برگ محدود بوده و تبخير و تعرق، به طور عمده، به صورت تبخير از خاك سطحي است. بنابراين، ضريب گياهي در مرحله اوليه رشد(Kc ini)  هنگامي كه خاك با آبياري و بارندگي خيس شده، بالا و هنگامي كه خاك سطحي خشك است، پايين مي باشد. زمان لازم براي خشك شدن خاك به فاصله خيس شدن، توان تبخيركنندگي آتمسفر يعني (Eto) و مقدار بارندگي و آبياري بستگي دارد.

2- مرحله توسعه گياه:

مرحله توسعه گياه، از زمان پوشش گياهي 10 درصد شروع مي شود و تا زمان پوشش مؤثر كامل ادامه مييابد. زمان پوشش مؤثر كامل براي بسياري از گياهان مصادف با شروع گل دهي است. بطور مثال براي گياهان زراعي رديفي زمان پوشش مؤثر كامل هنگامي است كه با تداخل برگ بوته هاي همجوار، سايه اندازي خاك تقريباً كامل مي شود يا گياهان بدون تداخل برگ نيز، به اندازه كامل خود مي رسند. تعيين زمان پوشش مؤثركامل براي گياهان متراكم نظير غلات زمستانه و بهاره و برخي انواع علوفه دشوار بوده و بنابراين، از زمان ظهور خوشه[5](گل دهي)كه به سادگي قابل تعيين است استفاده مي شود. براي گونه هاي چمن ظريف(مرتع ديم) ارتفاع چمن قبل از رسيدن به پوشش مؤثر كامل، ممكن است، حدود 0.3 تا 0.5 متر باشد. علوفه با تراكم كشت مناسب نظير يونجه و شبدر در ارتفاع حدود 0.3 تا 0.4 متري به پوشش مؤثر كامل ميرسند. روش ديگر براي برآورد زمان پوشش مؤثر كامل هنگامي است كه نمايه سطح برگ (LAI)، 3 باشد. نمايه سطح برگ به عنوان ميانگين مجموع مساحت(يك سمت) برگ ها در واحد سطح( زمين) زيرين آن تعريف مي شود. در مرحله توسعه گياه، ضريب گياهي متناسب با پوشش سطح زمين و رشد گياه متغير است. به طور مثال، چنانچه خاك سطحي خشك و تحت تأثير سايه اندازي گياه و انتقال خُرد مقياس گرماي محسوس از خاك به پوشش گياهي باشد، ضريب گياهي0.5 متناظر با پوشش گياهي 25 تا 40 درصد است.  اغلب، ضريب گياهي 0.7 با پوشش گياهي حدود 40 تا 60 درصد متناظر مي باشد. بر مبناي نوع گياه، فاصله خيس شدن خاك و اين فرض كه گياه در زمان پوشش كامل(متناسب با شكل ظاهري و ارتفاع گياه نسبت به چمن) بيشتر از گياه مرجع آب مصرف ميكند، اين مقدار تغيير خواهد كرد.

[1]- Initial stage

[2]- Crop development stage

[3] -Mid-season stage

[4] Late season stage-

[5] - Stage of heading