چکیده: تحقیقات مختلف نشان از تغییراتی در آب و هوای کره ی زمین دارد که عوامل مختلفی همچون رشد صنایع و کارخانه ها، تخریب محیط زیست و جنگل ها توسط انسان باعث افزایش روزافزون گازهای گلخانه-ای در سطح کره ی زمین شده است و این تغییرات را تشدید کرده است. به طور کلی این افزایش گازهای گلخانه ای منجر به تغییر در اقلیم های کره زمین شده است. در این تحقیق با استفاده از داده های مدل hadcm3 که یکی از مدل های سناریوی انتشار a2 و ریزمقیاس نمایی این به روش رگرسیون چندگانه به کمک نرم افزار sdsm به بررسی وضعیت اقلیمی 6 ایستگاه هواشناسی در حوضه بهشت آباد کارون شمالی برای دوره های آتی نزدیک، میانی و دور تا سال 2099 پرداخته شد. پس از انجام این پروسه که در واقع شبیه سازی وضعیت اقلیمی منطقه از لحاظ دما و بارش در آینده می باشد پس از اینکه مدل بارش-رواناب swat2009 در محیط arcgis9,3برای خروجی رواناب در ایستگاه بهشت آباد صحت سنجی و اعتبار سنجی شد، داده های شبیه سازی شده دوره های 30 ساله آتی به مدل swat معرفی شد و با راه-اندازی مجدد مدل، رواناب در حوضه، برای سه دوره 30 ساله آتی، بدست آمد. با توجه به ویژگی un gage basin در مدل swat که این ویژگی امکان استفاده از داده های رواناب برای هر نقطه از حوضه را پس از راه اندازی مدل، ایجاد می کند، این داده ها وارد مدل تخصیص ribasim شد. در بحث تخصیص در واقع به تخصیص آب سطحی که همان رواناب شبیه سازی شده می باشد در 2 بخش شرب و کشاورزی در 5 زیربخش تخصیصی مدلسازی شد. نتایج نشان از کاهش بسیار شدید رواناب سطحی در دوره های آتی داشته است. در مقایسه رواناب 3 دوره آتی، رواناب در دوره آتی میانی 2040-2069 به میزان 84 درصد نسبت به دوره 2010-2039 و رواناب دوره آتی دور 2070-2099 به میزان 77 درصد نسبت به دوره آتی میانی 2040-2069 کاهش خواهد یافت. این امر روند تخصیص منابع آب سطحی در این منطقه را در 2 بخش یاد شده با مشکل مواجه خواهد کرد به طوری که در بسیاری از موارد رواناب سطحی قادر به تامین نیاز کامل در هیچ یک از بخش های شرب و کشاورزی نداشته است. لذا توجه به روند مصرف آب در این حوضه امری ضروری به نظر می رسد.

فرسایش خاک یکی از مهمترین مسایل اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی جهان است. طبق اطلاعات موجود، آسیا بیش از سایر قاره ها مشکل فرسایش دارد و در این میان ایران دارای میزان فرسایش خاک بالاییاست. مدیریت حوزه های آبخیز در کاهش فرسایش مهم می باشد. در کشور ما اکثر حوزه های آبخیز، به ویژه حوزه های آبخیز کوهستانی، فاقد ایستگاه های اندازه گیری به تعداد کافی می باشند و گاه ایستگاه های ناقص برای مدت طولانی فاقد آمار هستند. به خاطر محدودیت دسترسی به داده های هیدرولوژیک کافی، مدل سازی حوزه ها نقش مهمی در توسعه منابع دارد. در سال های اخیر، مدل های ریاضی هیدرولوژی حوزه ها به منظور بررسی طیف وسیعی از مشکلات زیست محیطی و منابع آب به کار گرفته شده اند. در مطالعه حاضر، توانایی مدل swat2000 در شبیه سازی جریان و رسوب حوزه بهشت آباد( از زیر حوزه های کارون شمالی) با مساحتی حدود 3860 کیلومتر مربع بررسی شد. این مدل برای پیش بینی تاثر روش های مدیریتی متفاوت بر جریان، رسوب، عناصر غذایی و بیلان مواد شیمیایی در حوزه هایی با خاک، کاربری اراضی و شرایط مدیریتی متفاوت برای دوره های زمانی طولانی ارایه شده است. واسنجی و آنالیز عدم قطعیت مدل با استفاده از برنامه sufi-2 انجام پذیرفت. برنامه sufi سعی می کند پارامترهای عدم قطعیت را به نحوی پیدا کند که اکثر داده های اندازه گیری شده در ناحیه عدم قطعیت تخمین قرار گیرند، در حالی که کوچکترین طیف عدم قطعیت تخمین ممکن را ایجاد می کند. مدل برای دوره زمانی 2004-1996 اجرا شد و از داده های شش ایستگاه هیدرومتری موجود در این حوزه برای واسنجی و اعتبار سنجی استفاده شد. سه چهارم از کل داده های موجود برای هر ایستگاه، دو مرحله واسنجی و یک چهارم داده ها، در مرحله اعتبار سنجی استفاده شدند. شاخص های r2,d-factor,p-factor و ناش-ساتکلیف به منظور ارزیابی و توانایی مدل swat در شبیه سازی رواناب و رسوب به کار برده شدند. نتایج مدل swat برای متوسط رواناب ماهانه در سه ایستگاه بهشت آباد، کوه سوخته و جونقان در مرحله واسنجی بسیار رضایت بخش بود. در مرحله واسنجی رواناب ماهانه، ضرایب r2,d-factor,p-factor و ناش ساتکلیف به ترتیب برای ایستگاه بهشت آباد، 61، 48/0، 85 و 75، برای ایستگاه کوه سوخته 86، 1/1، 74، 72، و برای ایستگاه جونقان 66، 94/0، 67 و 62 و در مرحله اعتبار سنجی رواناب ماهانه، این ضرایب برای این سه ایستگاه به ترتیب 53، 38/0، 85 و 57 و 80، 33/1، 80 و 62 و 83، 10/1، 57 و 52 به دست آمد. نتایج نشان می داد که مدل قادر به شبیه سازی جریان های حد اکثر نیست. در مرحله واسنجی رواناب روزانه، مدل برای سه ایستگاه بهشت آباد، کوه سوخته و جونقان و در مرحله اعتبار سنجی تنها برای دو ایستگاه بهشت آباد و جونقان شبیه سازی رضایت بخشی داشت. مدل برای شبیه سازی رسوب ضعیف عمل کرد و در مرحله واسنجی، رسوب روزانه را برای دو ایستگاه بهشت آباد و کوه سوخته و در مرحله اعتبار سنجی فقط برای ایستگاه کوه سوخته به صورت قابل قبولی ارایه کرد. در مرحله واسنجی رسوب روزانه ضرایب r2,d-factor,p-factor و ناش-ساتکلیف به ترتیب برای ایستگاه بهشت آباد 55، 41/0، 55 و 52 و برای ایستگاه کوه سوخته 76، 4/0، 91 و 88 و در مرحله اعتبار سنجی رسوب روزانه این ضرایب برای ایستگاه کوه سوخته به ترتیب 83، 43/0، 77 و 74 به دست آمد. در مجموع، مدل در شبیه سازی رواناب خیلی بهتر از رسوب عمل کرد. از علت های ضعف مدل در شبیه سازی رواناب در بعضی از ماه ها می توان به خوب شبیه سازی نکردن ذوب برف برای این حوزه کوهستانی، فرضیات مدل در انتقال جریان در لایه های یخ زده و اشباع تعداد کم داده ها، صحت داده ها و همچنین عدم بیوستگی اطلاعات رسوب استفاده شده در این مرحله اشاره کرد.

افزایش جمعیت و کاهش میزان منابع آب قابل استفاده انسان را به استفاده از منابع آب با کیفیت نامطلوب از جمله منابع آب شور سوق داده است. اخیراً استفاده از جاذب های متخلخل کربنی به دلیل سطح ویژه زیاد، ساختار میکروپوری و گروه‎های عاملی فعال، کاربرد وسیعی در حفظ محیط زیست پیدا کرده است. هدف تحقیق حاضر تبدیل بقایای کم ارزش محصولات کشاورزی به جاذب های متخلخل کربنی و بررسی کاربرد جاذب های تهیه شده در حذف یون های اصلی ایجاد کننده شوری آب می باشد. در بخش اول، از شلتوک برنج برای تهیه زغال زیستی، کربن فعال شده با بخار آب، کربن فعال شده با هیدروکسید پتاسیم (koh) و کربن فعال شده با بخار آب و koh استفاده شد. خصوصیات جاذب های تهیه شده به وسیله ایزوترم جذب و واجذب نیتروژن در دمای 196- درجه سلسیوس، پ- هاش بار صفر، تیتراسیون بوهم و ftir تعیین گردید. با افزایش دمای کربن سازی، سطح ویژه افزایش و گروه های اسیدی سطح کاهش یافت. فعال سازی شیمیایی موثرترین روش برای تولید کربن فعال با سطح ویژه و تخلخل زیاد بود. بیشترین سطح ویژه (2201 متر مربع بر گرم) و حجم حفره ها (96/0 سانتی متر مکعب بر گرم) متعلق به کربن فعال شده شیمیایی با نسبت koh به زغال زیستی برابر 3 (ak3) بود. میزان زیاد خاکستر شلتوک برنج، واکنش بخار آب با محتوای کربنی را کاهش داد که سبب توسعه نسبتاً ضعیف ساختار حفره های کربن فعال شده فیزیکی گردید. فعال سازی فیزیکی- شیمیایی در غلظت های کم koh باعث توسعه مزوپورها در ساختار داخلی کربن فعال شد. بیشترین میزان جذب سدیم متعلق به جاذب ak3 و برابر با 2/134 میلی گرم بر گرم به دست آمد. با افزایش پ- هاش اولیه از 2 به 10، میزان جذب سدیم توسط جاذب ak3 از 1/12 میلی گرم بر گرم به 8/147 میلی گرم بر گرم افزایش یافت. دو مدل سینتیک شبه رده اول و پخشیدگی درون ذره ای از توانایی بسیار خوبی برای پیش بینی میزان سدیم جذب شده توسط جاذب ak3 برخوردار بودند. ظرفیت شوری زدایی جاذب های تهیه شده، از منابع آب با tdsهای 15179، 11149 و 5113 میلی گرم بر لیتر به ترتیب در محدوده 2/383- 5/88، 5/315 -8/72 و 5/112 -7/32 میلی گرم بر گرم به دست آمد. در بخش دوم، از ساقه کلزا برای تهیه کربن فعال شده با بخار آب استفاده گردید. کربن فعال تهیه شده در دمای کربن سازی 485 درجه سلسیوس، دمای فعال سازی 825 درجه سلسیوس و زمان فعال سازی 55 دقیقه (acs-o) بیشترین ظرفیت شوری زدایی (1/292 میلی گرم بر گرم) از منبع آب با tds حدود 15179 میلی گرم بر لیتر را به خود اختصاص داد. معادلات فروندلیخ و لانگمویر از توانایی خوبی برای پیش بینی میزان کلسیم و منیزیم جذب شده توسط جاذب acs-o برخوردار بودند. این جاذب از تمایل بیشتری برای جذب کلسیم در مقایسه با جذب منیزیم برخوردار بود. همچنین، استفاده از نانوذرات مغناطیسی fe3o4 برای مغناطیسه کردن کربن فعال به منظور سهولت جداسازی آن از محلول آبی مورد بررسی قرار گرفت. جاذب acs-f5 که با اضافه کردن 5% وزنی نانوذرات آهن به جاذب acs-o به دست آمد، به علت ظرفیت شوری زدایی و خصوصیات مغناطیسی خوبی که داشت جاذب مغناطیسی مناسبی به نظر می رسد.