في الفقرات التالية ، يتم وصف الأنشطة البحثية المختلفة التي يقوم بها أعضاء هيئة التدريس وطلاب المرحلة الجامعية والدراسات العليا بإيجاز.

شبكة المستشعرات اللاسلكية (WSN) لمراقبة مستويات المياه الجوفية في موقع تعدين اليورانيوم في موقع التعافي (ISR) (دكتور لي كلاب ، السيد كوراندو جاليجوس)

بسبب الاعتماد المفرط على موارد الخزان الجوفي للمياه العذبة ، فإن مناسيب المياه الجوفية المتساقطة تشكل مصدر قلق في معظم أنحاء تكساس وغيرها من المناطق شبه القاحلة. انخفضت جداول المياه الجوفية في بعض مناطق تكساس مؤخرًا بمعدلات تزيد عن 50 قدمًا في السنة ، مع كون الري هو المستخدم الرئيسي للمياه. بالنسبة للأنشطة الزراعية والتعدين في تكساس التي تعتمد على الضخ المكثف للمياه الجوفية ، فإن الوصول إلى بيانات ارتفاع المياه الجوفية في الوقت الفعلي تقريبًا أمر بالغ الأهمية للإدارة الفعالة للمياه الجوفية. لسوء الحظ ، قد يكون الحصول على بيانات جدول المياه الجوفية الموثوقة في الوقت الحقيقي أمرًا صعبًا ، لا سيما في المناطق النائية المتفرقة. لمعالجة هذه المشكلة ، يقوم فريق البحث التابع للدكتور كلاب بتقييم نشر شبكة استشعار لاسلكية عن بعد (WSN) للمراقبة في الوقت الحقيقي لمستويات المياه الجوفية في مواقع تعدين اليورانيوم في الموقع (ISR) في تكساس. ISR هي ممارسة "تعدين بالمحلول" تتضمن حقن المياه الجوفية المعدلة بالأكسجين في طبقات المياه الجوفية في مناطق خام اليورانيوم ، ثم ضخ "المادة السائلة" الناتجة إلى السطح حيث يتم استخلاص اليورانيوم المذاب بواسطة التبادل الأيوني (IX). يتم تحقيق التحكم الهيدروليكي عن طريق إنشاء "مخروط انخفاض" للمياه الجوفية في الموقع عن طريق إزالة 3٪ "نزيف" من المادة اللاصقة المعالجة بـ IX قبل إعادة تعديلها بالأكسجين وإعادة حقنها في التكوين. يتم حقن النزف الهيدروليكي في بئر حقن عميق مسموح به على بعد آلاف الأقدام تحت طبقة المياه العذبة. يعد الحفاظ على مخروط الاكتئاب أمرًا بالغ الأهمية لمنع "رحلات" حلول التعدين بعيدًا عن الموقع ؛ ومع ذلك ، فإن تكوين مخروط مفرط من الاكتئاب يستهلك المياه الجوفية بلا داع. يقوم مختبر Dr. Clapp بتقييم التطبيق المحدد لاستخدام WSNs لتحسين التحكم الهيدروليكي في مواقع التعدين ISR.

مراقبة التربة عن بعد باستخدام أنظمة الطائرات بدون طيار (الدكتور صلاح الدين أوزسيليك ، والسيد خوان رودريغيز ، والسيد كايل بارتون ، والسيدة جينيسيس كانتو ، والسيد إسحاق أولسون)

تعد المياه مورداً بالغ الأهمية لأنظمة إنتاج المحاصيل المستدامة في الولايات المتحدة وفي جميع أنحاء العالم ، كما أن توافر مياه التربة المحدود يقلل من نمو المحاصيل أكثر من جميع العوامل البيئية الأخرى مجتمعة. وبالتالي ، أصبح تحسين إنتاج المحاصيل في ظل ظروف محدودة المياه الهدف الأساسي لعلماء الزراعة. ولتحقيق ذلك ، تم التحقيق في تكامل الأنظمة الجوية غير المأهولة (UAS) لمراقبة رطوبة التربة وإنتاجية المحاصيل لاسلكيًا. طور فريق البحث نظامًا يستخدم المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) للسماح بسهولة الوصول إلى الحقول البعيدة حتى عندما لا تسمح البنية التحتية بذلك. تم ذلك من خلال دمج طائرة بدون طيار متعددة المحركات عالية الكفاءة وعالية الحمولة حيث يمكن الآن الوصول إلى منطقة العمليات المقصودة حسب الرغبة. باستخدام طائرة بدون طيار ، لم يعد النظام معتمداً على حالة الطريق أو إذا كانت الشبكة الخلوية معطلة. يتكون هذا النظام من عنصرين ؛ عقدة استشعار تقيس رطوبة التربة ودرجة الحرارة والتوصيل الكهربائي وعقدة استقبال. تحتوي عقدة المستشعر على المعدات اللازمة للتفاعل مع المستشعرات ، بينما تم تجهيز عقدة الاستقبال لنقل البيانات لاسلكيًا من عقدة المستشعر إلى موقع ويب مباشرة. في هذا التكوين ، تحمل الطائرة بدون طيار عقدة المستقبل ضمن نطاق اتصال عقدة المستشعر. يقوم النظام بإجراء اتصال سريع لنقل البيانات من عقدة المستشعر إلى عقدة المستقبل. بعد ذلك ، بعد تحميل بيانات المستشعر إلى عقدة جهاز الاستقبال ، تقوم الطائرة بدون طيار بإدخال عقدة جهاز الاستقبال في نطاق شبكة Wi-Fi. بمجرد الوصول إلى هناك ، تقوم عقدة المتلقي بتحميل البيانات إلى موقع الويب.

المراقبة الفعالة لظروف المياه الجوفية الديناميكية باستخدام شبكات الاستشعار اللاسلكية (دكتور نوري يلمازر ، السيد توفيكي ساليو ، السيد جواكين ماسا)

أصبحت منطقة Wintergarden في تكساس واحدة من المنتجين الرئيسيين للخضروات الشتوية في البلاد. يتم تحقيق إنتاج المحاصيل في هذه المنطقة بشكل أساسي باستخدام أنظمة الري المحوري التي تعتمد بشكل كبير على المياه الجوفية. لذلك ، هناك حاجة لتطوير نظام دقيق وموثوق به لمراقبة مستوى المياه الجوفية. تمتلك مستشعرات WSN المتكاملة للمياه الجوفية إمكانات كبيرة لمراقبة ظروف المياه الجوفية الديناميكية بشكل أكثر فعالية من تقنيات المراقبة التقليدية من خلال توفير استبانة مكانية وزمنية أكبر ، خاصة في المناطق النائية. أهداف بحث فرقنا البحثية هي: 1) تطوير ونشر وتقييم WSN موثوق به للمراقبة المستمرة عن بعد في الوقت الحقيقي لمستويات المياه الجوفية والتوصيلات بالقرب من نظام الري المحوري المركزي في منطقة Wintergarden ؛ 2) تصميم واستكشاف أفضل أنظمة الاتصالات وبنى العقد ؛ 3) تطوير تقنيات تشكيل الحزمة للشبكات WSN المشتتة التي من شأنها تحسين التغطية وتقليل استهلاك الطاقة ؛ 3) دمج WSN مع منصة على شبكة الإنترنت لمشاركة وتصور بيانات المياه الجوفية في الوقت الحقيقي مع أصحاب المصلحة الإقليميين.

شبكة أجهزة الاستشعار اللاسلكية منتشرة في الحرم الجامعي

 

استراتيجيات إدارة المياه للحفاظ على إنتاج المحاصيل (الدكتور شاد نيلسون ، والدكتور م. سيتامو ، والدكتور أ. بهانداري ، والسيد ديزيديريو دي ليون ، والسيدة إيفا مورغان)

تعتبر جنوب تكساس بيئة شبه قاحلة على الرغم من حقيقة أن متوسط ​​هطول الأمطار يتجاوز 20 بوصة سنويًا. على الرغم من أن مستويات الرطوبة تتجاوز عادة 80 ٪ في جميع أنحاء المنطقة ، إلا أن توزيع هطول الأمطار متقطع حيث تسود أحداث هطول الأمطار الغزيرة في غضون بضعة أشهر فقط في السنة. هذا يؤدي إلى ارتفاع الطلب التبخيري على المحاصيل هو السبب في أن جنوب تكساس هو ظروف مناخية شبه قاحلة. وبالتالي ، فإن الري التكميلي ضروري لإنتاج المحاصيل البستانية ، وخاصة بالنسبة للمحاصيل المعمرة مثل الحمضيات. وادي ريو غراندي السفلي هو منطقة منتجة للبستنة في الولاية ، حيث تُستخدم المياه السطحية لتعويض الطلب على المياه للمحاصيل. طريقة الري السائدة في هذه المنطقة لإنتاج الحمضيات هي الري بالغمر ، بينما تستخدم طرق الري بالأخاديد لمحاصيل البستنة الأخرى مثل الطماطم ، الفلفل ، البصل ، القرع ، الخس ، إلخ. - حركة المياه في الموقع ، أو الارتشاح خارج منطقة التجذير الفعالة للمحاصيل. ينصب تركيز هذا البحث على تقييم استراتيجيات إدارة المياه للحفاظ على إنتاج المحاصيل بمبادئ استخدام أقل للمياه و / أو تقنيات إدارة التربة.

 

تقييم خدمات النظام البيئي لمحاصيل الغطاء السنوي في بساتين الحمضيات في تكساس (دكتور جويل كابريرا ، السيدة ليتيسيا روبليس)

المنطقة الزراعية في وادي ريو غراندي السفلي (LRGV) عرضة للتغيرات المناخية التي تؤثر على المحاصيل المتخصصة عالية القيمة ، مثل بساتين الحمضيات. يستخدم منتجو الحمضيات الري التكميلي لتلبية الطلب على مياه الحمضيات. هناك العديد من أنظمة توصيل المياه لإنتاج الحمضيات ، ولكن طريقة الري المفضلة هي الغمر. ومع ذلك ، فإن الري بالغمر غير فعال للغاية لأن كمية كبيرة من المياه تضيع وتصل كمية صغيرة إلى منطقة جذر الأشجار. الهدف الرئيسي من البحث هو زراعة محاصيل الغطاء (CC) ومراقبة آثار تسرب المياه ، وكذلك مكافحة الحشائش وتكوين المادة العضوية في التربة (SOM). لتقييم دمج محاصيل الغطاء في هذه المتغيرات سيتم إجراء تجربتين. التجربة التي سأجريها في جريب فروت (الحمضيات × الجنة.) البستان ، بينما ستجرى التجربة الثانية في ظروف خاضعة للرقابة. سيتم تقييم ثلاثة محاصيل غطاء سنوية لهذه التجارب: الحنطة السوداء (الحنطة السوداء صالحة للأكل) ، السونة القنب (كروتالاريا جونسي L.) ، وعباد الشمس (دوار الشمس). التجربة الأولى سوف تقيم CC المزروعة في مساحات فارغة بين صفوف الجريب فروت في الظروف الميدانية. ستعمل التجربة الثانية على دراسة تكوين SOM واستهلاك المياه لمحاصيل الغطاء. ستساعد النتائج في تحديد ما إذا كان CC مفيدًا لبساتين الحمضيات ، وأي CC يمكن أن يزيد من مقاومة الحمضيات للظروف المناخية المتغيرة.

 

تعديل التربة للحفاظ على المياه (د. جريتا شوستر ، السيدة أمبرلي سرقسطة)

تعتبر المياه ضرورية للإنتاج الزراعي في جميع أنحاء العالم وتلعب دورًا مهمًا في الأمن الغذائي. كان تأثير المياه ، من هطول الأمطار و / أو الري ، على أنظمة المحاصيل في جنوب تكساس موضوع دراسات مبكرة ومتعددة. في أنظمة المحاصيل الناشئة في الأراضي الجافة ، ينصب التركيز على التقاط الأمطار والاحتفاظ بها على مدار العام وخلال موسم النمو بشكل أساسي. التربة الجيدة هي أساس الاستخدام الفعال للمياه والنباتات الصحية. إلى جانب أفضل ممارسات الإدارة ، تعد إضافة المواد العضوية واحدة من أفضل الطرق لتحسين التربة. تؤدي زيادة المادة العضوية في التربة إلى زيادة معدلات التسرب في التربة الطينية لتقليل جريان المياه والمواد المغذية. إنه يحسن قدرة التربة الرملية على الاحتفاظ بالمياه والمغذيات لتقليل المياه والمغذيات المفقودة في الصرف. (تعديل التربة للحفاظ على المياه)

 

تأثير إدارة الأراضي ومخاليط محاصيل الغطاء على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة في مجال البحث طويل المدى (الدكتور سانكو داتامودي ، السيد إريك زامورا)

تواجه جنوب تكساس نقصًا خطيرًا في هطول الأمطار خلال السنوات القليلة الماضية مما أدى إلى فشل المحاصيل وخسائر اقتصادية كبيرة. ممارسات إدارة الأراضي وزراعة الغطاء لديها القدرة على الاحتفاظ بمزيد من رطوبة التربة من خلال بنية التربة الأفضل واستقرار إجمالي التربة. لذلك ، يقوم المشروع الحالي بتقييم فعالية مخاليط محاصيل الغطاء في تحسين القدرة على الاحتفاظ بالمياه في حقل محصول القطن والذرة الرفيعة في مركز Corpus Center. خدمات النظام البيئي الأخرى بما في ذلك تراكم الكربون العضوي وزيادة المغذيات الأخرى للتربة من النتائج الرئيسية المتوقعة لهذا المشروع.

 

موارد المياه الجوفية ونوعية المياه في الحديقة الشتوية ومناطق المنعطفات الساحلية في جنوب تكساس (الدكتور ماثيو ألكسندر ، والدكتور جوزيف أمايا ، والسيد جوزيه جارسيا ، والسيد حافظ إم عامر ، والسيدة كايتلين سميث ، والسيدة إيلدي فيفيرو ، والسيد. فابيان مالدونادو ، والسيد جوزيف ساينز ، والسيد جوشوا غاليغوس ، والسيد خورخي هيرنانديز ، والسيدة يسينيا غراندوس ، والسيد مايكل راموس ، والسيدة مارلين كورونادو)

الموارد المائية ، سواء من المياه الجوفية أو السطحية ، شحيحة في المناطق شبه القاحلة بجنوب تكساس ، بما في ذلك منطقة وينتر جاردن غرب سان أنطونيو وفي منطقة كوستال بيند بالقرب من كوربوس كريستي ، تكساس. مجموعة البحث التي يديرها د. تناول Amaya و Alexander العديد من موضوعات موارد المياه المختلفة ، بما في ذلك تحليل مصدر المياه الأساسي في منطقة Winter Garden ، وهي الجزء الجنوبي من طبقة المياه الجوفية Carrizo-Wilcox. يتم فحص مستويات المياه المتدنية في هذا الخزان الجوفي ، إلى جانب ملوحة المياه القابلة للاسترداد من الخزان الجوفي ، باستخدام نمذجة المياه الجوفية وتحليل البيانات المتاحة للجمهور. تم تحليل الموارد المائية في منطقة المنع الساحلية ، والتي تتكون أساسًا من مصادر المياه السطحية مثل نهر نيوسيس وخليج كوربوس كريستي ، وإلى حدٍ ما موارد المياه الجوفية في المنطقة ، فيما يتعلق بقدرتها على تلبية المطالب الضرورية للسكان في المنطقة.

 

تهديدات مسببات الأمراض النباتية لمياه الري من نهر ريو غراندي (الدكتورة فيرونيكا أنكونا والسيدة سابرينا غارزا والسيدة ميريام كالديرون)

يعد وادي ريو غراندي السفلي في جنوب تكساس منطقة مهمة للزراعة تعتمد على نهر ريو غراندي كمصدر للمياه للري. تعتمد ملاءمة مياه النهر للري على العديد من العوامل ، بما في ذلك مستويات المواد الصلبة الذائبة الكلية والأملاح ووجود القولونيات وغيرها من الملوثات. تم الإبلاغ عن العديد من الدراسات التي ترصد معايير الجودة هذه ، ولكنها تغاضت عن وجود مسببات الأمراض النباتية التي يمكن توزيعها عن طريق مياه الأنهار وتؤثر على قدرة المحاصيل وإنتاجيتها. لمعالجة هذا القلق ، ركز مختبر أنكونا على تقييم مياه النهر المستخدمة في الري لعزل وتحديد ومراقبة مسببات الأمراض الفطرية للنباتات.

 

رصد وتأثيرات اللدائن الدقيقة والنانوية لمياه الري من نهر ريو غراندي (الدكتورة فيرونيكا أنكونا ، والدكتور جيانهونغ - جينيفر رين ، والسيد سيث كوبي ، والسيدة فانيسا المازان السيدة أوليفيا غارسيا ، والسيد فيكتور غارسيا)

تم تمويل منحة تكميلية من NSF لبدء `` مركز علوم البلاستيك النانو الدقيقة والتكنولوجيا والابتكار والتحكم (μnPlaSTIC) '' لمواجهة تحديات المواد البلاستيكية الدقيقة والنانوية في بيئات متنوعة. في هذا المشروع ، يركز مختبر Ancona بالتعاون مع مختبر Ren في مراقبة المواد البلاستيكية الدقيقة والنانوية في المياه من نظام توزيع الري في وادي ريو غراندي السفلي وتقييم تأثيرها على النظام البيئي الزراعي.

 

هيدرولوجيا مستجمعات المياه الساحلية وتحميل الملوثات وتأثيراتها على جودة مياه الخلجان ومصبات الأنهار (د. كيرتس إم كويبرز ، والسيدة ميراندا دي لا غارزا ، والسيدة جيسيكا سرفانتس ، والسيد ألبرتو أغيري)

تشهد منطقة جنوب تكساس ، بما في ذلك Coastal Bend ووادي Rio Grande Valley في تكساس ، العديد من التحديات البيئية التي تؤثر على النظم البيئية المجتمعية الطبيعية والمتنوعة. على وجه الخصوص ، غالبًا ما تتعرض الخلجان الساحلية ومصبات الأنهار لتدهور جودة المياه بما في ذلك العناصر الغذائية والرواسب والملوثات الناشئة بسبب التلوث من مستجمعات المياه المجاورة. تسبب هذه القضايا مجموعة واسعة من الضغوط البيئية والإنسانية مثل تكاثر الطحالب المفرط ، وانخفاض الأكسجين الذائب ، ونفوق الأسماك ، وسوء نوعية المياه في إمدادات المياه للزراعة والاستخدامات الأخرى. تتراوح العوامل التي تساهم في هذه القضايا من الأنشطة البشرية المباشرة مثل التغيرات في استخدام الأراضي التي تحدث في مستجمعات المياه المجاورة إلى الأحداث الطبيعية مثل الفيضانات الموسمية والأعاصير. للمساعدة في معالجة قضايا الاستدامة البيئية هذه ، ركزت مجموعة رين على تنفيذ وتطبيق النماذج القائمة على العمليات ، جنبًا إلى جنب مع الدراسات المختبرية والميدانية ، لتوضيح العوامل التي تتحكم في العمليات الأساسية التي تنطوي عليها هذه القضايا وبالتالي تسهيل تحديد الحلول الفعالة.

 

البحث في النمذجة والتنبؤ الديناميكي ونظام دعم القرار (د. توشار سينها ، أ. ريكاردو خافيير توريس ، السيدة دانييل ماينارد ، السيدة جاناي غارزا ، السيدة جودي سوانبول ، السيدة مادلين دوغوش)

يقود الدكتور سينها المشروع الفرعي للنمذجة والتنبؤ الديناميكي ، والذي يركز على تحسين إدارة المياه السطحية والمياه الجوفية والجودة في ثلاثة مجالات لتخطيط المياه: أ) منطقة الحديقة الشتوية في وسط تكساس ، ب) منطقة الانحناء الساحلي ، ج) ريو السفلى مناطق جراند فالي (LRGV) في جنوب تكساس. يركز مختبر أبحاث الدكتور سينها على القضايا المتعلقة بالتحضر وتغير المناخ وتأثيراتها على كمية ونوعية المياه في مستجمعات المياه المتعددة الواقعة في جنوب تكساس. تتضمن معالجة هذه القضايا تطوير استراتيجيات لتحسين جودة مياه المجاري المائية ، وتخفيف الفيضانات ، وتحسين إدارة موارد المياه. تعمل مجموعة الدكتور سينها أيضًا على تطوير واجهات لتصور مجموعات البيانات الجغرافية المكانية والاستعلام عنها.      

 

تطوير نماذج صنع القرار (د. بنجامين تورنر ، أ. جيمس راسل ، والسيدة كيندال (كلاود) شرودر ، والسيدة جوليانا ليل ، والسيد كالب ريد ، والسيد كريس فلوريس - لوبيز ، والسيد لين ميشنا ، والسيدة إيريكا ساليناس ، والسيد هنري بيرنز ، والسيد نيكولاس كافازوس)

يساهم الدكتور بنجامين تيرنر في جهود CREST-SWU من خلال التعاون عبر جميع المشاريع الفرعية الثلاثة - أنظمة المراقبة والمعلومات (MIS) ، والنمذجة والتنبؤ الديناميكي (MDF) ، وأنظمة دعم القرار (DSS ، التي يقودها أيضًا). يركز المشروع الفرعي DSS على تطوير نماذج صنع القرار الفريدة لقضايا إدارة المياه الإقليمية في جنوب تكساس بحيث يمكن لأصحاب المصلحة تجربة سيناريوهات مناخية أو سياسات أو إدارة بديلة بسرعة لتقييم الآثار المتوقعة عبر الاجتماعية والاقتصادية والهيدرولوجية والزراعية ، والمجالات البيئية.