فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و پنجم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1397)

نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال بیست و پنجم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1397)

  • 334 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1397/02/31
  • تعداد عناوین: 19
|
  • مقاله پژوهشی
  • طاهره منصوری*، احمد گلچین صفحات 1-34
    سابقه و هدف
    آرسنیک یکی از شبه فلزات است که اخیرا توجهات زیادی را به سوی خود جلب کرده است. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آرسنیک سبب بروز سرطان های پوست، شش و پروستات می شود. حضور آرسنیک در آب و خاک منجر به انتقال آن به بخش های مختلف گیاهان می شود. تاکنون تاثیر نانوذرات هماتیت بر غلظت آرسنیک در گیاهان کشت شده در مناطق آلوده بررسی نشده است. پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی نانوذرات هماتیت در کاهش تحرک و گیاه -فراهمی آرسنیک و تاثیر آن بر غلظت عناصر فسفر، آهن، روی و منگنز گیاه ذرت کشت شده در خاکهای آلوده انجام شد.
    مواد و روش ها
    بدین منظور یک آزمایش فاکتوریل با دو فاکتور سطوح نانوذرات هماتیت (صفر، 0/05، 0/1 و 0/2 درصد وزنی) و سطوح مختلف آرسنیک (صفر، 6، 12، 24، 48 و 96 میلی گرم بر کیلوگرم خاک) در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار در گلخانه انجام شد. خاک بصورت مصنوعی و با استفاده از نمک آرسنات سدیم (Na2HAsO4.7H2O) به سطوح مختلف آرسنیک آلوده و به مدت پنج ماه خوابانیده شد. نانوذرات هماتیت (α-Fe2O3) از نیترات آهن سنتز شدند و خصوصیات آنها به وسیله تکنیکهای XRD، SEM و TEM بررسی گردید. پس از پایان زمان خوابانیدن، نانوذرات هماتیت به خاکهای الوده و غیرآلوده افزوده شد و پس از یک ماه غلظت آرسنیک قابل جذب خاک ها اندازه گیری شد. از گیاه ذرت به عنوان شاخص زیستی استفاده شد. پس از گذشت 75 روز گیاهان برداشت شدند و ارتفاع بوته، وزن خشک ریشه و بخش هوایی، غلظت آرسنیک، فسفر، آهن، روی و منگنز ریشه و بخش هوایی اندازه گیری شد.
    یافته ها
    مورفولوژی نانوذرات هماتیت بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری کروی تشخیص داده شد و میانگین اندازه آنها 30 نانومتر اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت آرسنیک کل خاک، غلظت آرسنیک قابل جذب، غلظت آرسنیک ریشه و بخش هوایی ذرت افزایش یافت. تجمع آرسنیک در ریشه بیش از بخش هوایی ذرت بود. آرسنیک سبب افزایش غلظت عناصر فسفر و منگنز و کاهش غلظت عناصر آهن و روی ریشه ذرت شد. همچنین در بخش هوایی غلظت فسفر، آهن و روی را کاهش ولی منگنز را افزایش داد. آرسنیک همچنین سبب کاهش انتقال فسفر از ریشه به بخش هوایی شد. نانوذرات هماتیت در کلیه سطوح آرسنیک خاک، غلظت آرسنیک قابل جذب و غلظت آرسنیک ریشه و بخش هوایی ذرت را بطور معنی دار کاهش دادند. این نانوذرات با افزایش غلظت عناصر غذایی آهن و روی، کاهش تجمع آرسنیک، فسفر و منگنز ریشه گیاهان کشت شده در خاکهای آلوده، سبب افزایش وزن خشک ریشه شدند و با افزایش غلظت عناصر فسفر، آهن و روی و کاهش تجمع آرسنیک و منگنز بخش هوایی سبب افزایش وزن خشک آن شدند، ولی در خاک های غیرآلوده با کاهش غلظت عناصر غذایی فسفر، آهن، روی و منگنز ریشه و بخش هوایی گیاهان کشت شده منجر به کاهش وزن خشک گیاه شدند. موثرترین سطح مصرف نانوذرات هماتیت 0/2 درصد بود بطوری که مقدار کاهش غلظت آرسنیک ریشه و بخش هوایی گیاهان کشت شده در خاک تیمار شده با2/ 0 درصد نانوذرات هماتیت و 96 میلی گرم آرسنیک بر کیلوگرم 54/64 و 40/20 درصد بود.
    نتیجه گیری
    آرسنیک در غلظت های کمتر از 12 میلی گرم بر کیلوگرم رشد و وزن ریشه و بخش هوایی ذرت را افزایش داد ولی در غلظتهای بیش از آن با ایجاد اثرات سمی و بر هم زدن تعادل عناصر غذایی رشد گیاه را کاهش داد. بطور کلی نتایج نشان دادند که نانوذرات هماتیت می توانند برای پاکسازی خاک های آلوده به آرسنیک بکار روند به شرط آنکه تحقیقات تکمیلی در خصوص اثرات زیست محیطی آنها صورت گیرد.
    کلیدواژگان: آرسنیک، ذرت، عناصر غذایی، نانوذرات هماتیت
  • هادی معماریان خلیل آباد، محمد یوسفی، امیرحسین آقاخانی افشار * صفحات 35-59
    سابقه و هدف
    روند رو به افزایش سیل در سال های اخیر حاکی از آن است که اکثر مناطق کشور در معرض تهاجم سیلاب های دوره ای و مخرب قرار دارند که از این نظر بسیاری از شهرها، روستاها، تاسیسات صنعتی و کشاورزی و اماکن مسکونی نیز در معرض خطر سیل قرار گرفته اند. لذا شناسایی اصولی مناطق سیل خیز در داخل حوضه آبخیز از جمله اقدامات بسیار مهم در کنترل سیل و کاهش خسارات ناشی از آن محسوب می گردد. هدف اصلی از انجام تحقیق حاضر بررسی و شناسایی مناطق سیل خیز و تاثیر فعالیت های آبخیزداری بر میزان دبی اوج سیلاب در حوضه آبخیز رودخانه بار شهرستان نیشابور واقع در استان خراسان رضوی می باشد.
    مواد و روش ها
    بدین منظور حوضه مورد مطالعه به 20 زیرحوضه تقسیم گردید وخصوصیات فیزیکی کل حوضه و زیرحوضه ها با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و در فرمت رقومی تعیین شد. سپس با بهره گیری از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS و به کمک روش تکرار حذف انفرادی زیرحوضه (Single Successive Sub-watershed Elimination) آبنمودهای سیل متناظر با بارش های طراحی برای هر یک از زیر حوضه ها محاسبه گردید. سپس با حذف متوالی زیرحوضه ها در هر بار اجراء مدل، دبی خروجی کل حوضه پس از روندیابی سیل در آبراهه های اصلی بدون زیرحوضه مورد نظر (با استفاده از روش موج سینماتیک) محاسبه گردید، بدین ترتیب میزان تاثیر هر یک از زیرحوضه ها در تولید سیل خروجی حاصل گردید. همچنین، سیل خیزی حوضه مطالعاتی در واحد سطح حوضه محاسبه گردید و شاخص سیل خیزی (f)، مبنای اولویت بندی حوضه قرار گرفت.
    یافته ها
    در فرآیند واسنجی مدل دو پارامتر شماره منحنی و ضریب مانینگ به عنوان موثرترین پارامترها بر دبی سیلاب حوضه آبخیز انتخاب گردیدند و ضریب ناش-ساتکلیف بالا در رخدادهای سیل نشان داد که واسنجی مدل در حوضه آبخیز بار به نحو مناسبی صورت پذیرفته است. نتایج شبیه سازی نشان داد که زیرحوضه B1 (در بخش شمالی حوضه) در دوره های بازگشت 50 و 100 ساله با تولید دبی اوج 38.9 و 44.1 مترمکعب بر ثانیه در محل خروجی زیرحوضه، بیشترین مقدار و زیرحوضه های B11، B13 و B19 (در بخش های غربی حوضه) با دبی اوج نزدیک به صفر کمترین مقدار دبی اوج را به خود اختصاص می دهند. همچنین، با توجه به شاخص (f) در رگبارهای طرح با دوره های بازگشت 50 و 100 ساله زیرحوضه های B4 و B3 (در نیمه شمالی حوضه) اولین و دومین رتبه و زیرحوضه های B6، B11،B12 ، B13،B14 و B19 (در نیمه جنوبی حوضه و در بخش های شرقی و غربی حوضه) کمترین اولویت را کسب کرده اند. در زیرحوضه B1 با توجه به اینکه بیشترین سطح عملیات بیولوژیک اجراء گردیده است، بالاترین درصد کاهش دبی اوج به میزان 41.27 تا 44.73 درصد می باشد. از طرف دیگر، نتایج نشان داد که هرچه نسبت سطح عملیات بیولوژیک به مساحت زیرحوضه بیشتر باشد، نقش این پروژه ها در کاهش میزان دبی اوج نیز واضح تر خواهد بود. با توجه به بررسی صورت گرفته نقش فعالیت های سازه ای در کاهش دبی اوج سیلاب کمتر از فعالیت های بیولوژیک می باشد و افزایش تعداد سازه ها در طول مسیر رودخانه باعث کاهش میزان دبی اوج زیرحوضه نیز خواهد شد.
    نتیجه گیری
    با بررسی اثر فعالیت های بیولوژیک و احداث گابیون بر دبی اوج سیلاب های طرح، می توان گفت که نقش فعالیت های بیولوژیک در کاهش دبی اوج و حجم سیلاب به مراتب موثرتر از فعالیت های سازه ای (احداث گابیون) می باشد. بنابراین، عامل CN به عنوان یک عامل موثر و قابل کنترل بر سیل خروجی حوضه و کاهش دبی اوج می باشد.
    کلیدواژگان: دبی اوج سیلاب، سیل خیزی، عملیات آبخیزداری، روندیابی موج سینماتیک، HEC-HMS
  • سیدعبدالحسین آرامی، مجید اونق*، علی محمدیان بهبهانی، مهری اکبری، علیرضا زراسوندی صفحات 61-83
    سابقه و هدف
    وقوع طوفان های گرد و غبار به عنوان یک خطر جهانی، همه ساله مشکلات و خسارت های مالی و جانی فراوانی را برای کشور به دنبال دارد. بنابراین، با توجه به شرایط توپوگرافیکی-اقلیمی ایران و افزایش چشمگیر فراوانی وقوع طوفان های گرد و غبار، بررسی و مطالعه برای کاهش اثرات زیانبار آن اجتناب ناپذیر است.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق طوفان های گرد و غبار بر حسب فراوانی فضایی-زمانی برای 25 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک نواحی غرب و جنوب غربی ایران در طی دوره آماری 22 ساله (2016-1995) ارزیابی گردید و داده ها به صورت روزانه طی 8 دیده بانی در قالب کد های ویژه ای با استفاده از روش های زمین آماری بررسی و تجزیه و تحلیل شده اند. میانگین وقوع طوفان های گرد و غبار در ساعتهای رخداد گرد و غبار و میانگین ماهانه، سالیانه، دوره گرم و سرد با استفاده از نرم افزارR برای کلیه ایستگاه ها در طی دوره آماری مورد مطالعه محاسبه و نمودار آنها ترسیم گردید.
    یافته ها
    نتایج حاصل از بررسی سالیانه پدیده گرد و غبار نشان می دهد که منطقه آبادان با میانگین فراوانی 16 روز سال، بیشترین تعداد روزها را در کل منطقه مورد مطالعه دارد و پس از آن منطقه بستان، سرپل ذهاب و اهواز بیشترین فراوانی ها را به خود اختصاص می دهند. 02/63 درصد از وقایع طوفان گرد و غبار فرامحلی از ساعت 9:30 تا 18:30 به وقت محلی و 47/83 درصد از وقایع طوفان گرد و غبار محلی در ساعت 3:30 به وقت محلی اتفاق می افتند و بیشترین فراوانی طوفان گرد و غبار در ماه های ژوئن و ژوئیه و کمترین فراوانی در ماه نوامبر و دسامبر می باشد. همچنین درصد فراوانی طوفان های گرد و غبار محلی و فرامحلی طی دوره آماری نشان داد که 94/74 درصد روزهای طوفان گرد و غبار از منشا فرامحلی و 06/25 درصد از منشا محلی برخوردار بوده اند. میانگین فراوانی طوفان گرد و غبار در دوره گرم سال در منطقه مورد مطالعه 36 روز و در دوره سرد سال، 22 روز می باشد. در تمام ایستگاه های مورد مطالعه اکثر روزهای گرد و غباری مربوط به دوره گرم سال بوده است.
    نتیجه گیری
    هر چه یک موج گرد و غباری از منشا و یا کانون اولیه خود فاصله می گیرد از شدت و تداوم آن کاسته می شود. بنابراین می توان گفت چون منبع اولیه اکثریت پدیده های گرد و غباری منطقه مورد مطالعه، مناطقی هم چون بیابانهای عراق، عربستان، سوریه و شمال آفریقا می باشد بررسی الگوی فضایی نشان داد که طوفان های گرد و غبار در امتداد شمال به جنوب منطقه مورد مطالعه به صورت خطی افزایش می یابند در حالی که در امتداد غرب به شرق از تابع چند جمله ای درجه 2 (منحنی با یک قوس) تبعیت می کنند که این امر نشان دهنده افزایش فراوانی طوفان گرد و غبار در راستای حرکت از غرب به شرق و سپس کاهش فراوانی طوفان گرد و غبار به سمت شرق منطقه مورد مطالعه می باشد. قرارگیری ارتفاعات زاگرس با امتداد شمال غربی- جنوب شرقی که خود همانند سدی جلوی عبور طوفان های گرد و غبار وارده به این نواحی را گرفته و خروج این پدیده نیز به زمان بیشتری نسبت به بقیه مناطق را دارد.
    کلیدواژگان: طوفان گرد و غبار، زمین آمار، تحلیل فضایی-زمانی، ایران
  • رحیم کاظمی*، جهانگیر پرهمت، فرود شریفی صفحات 85-105
    سابقه و هدف
    بهبود و توسعه پیش بینی ها در حوضه های فاقد آمار نیازمند فهم و درک برهم کنش بین مولفه های حوضه و پاسخ هیدرولوژیک در اقالیم مختلف است. منحنی تداوم جریان، یکی از مناسب ترین روش های نمایش پاسخ هیدرولوژیک حوضه است و کاربرد های مختلفی در گرایش های مختلف هیدرولوژی و علوم وابسته دارد. شکل منحنی نیز انعکاسی از تاثیر پارامتر های آب و هوایی، زمین شناسی و فیزیوگرافی بر جریان رودخانه و پاسخ هیدرولوژیکی حوزه است. در یک دهه گذشته، مطالعات متعددی در خصوص تاثیر پارامتر های هندسی و هیدرولوژیکی حوضه بر شکل منحنی تداوم جریان، انجام شده است. عمده این مطالعات به صورت تجربی است و در دو دسته گرافیکی و آماری قرار دارد که روش گرافیکی، برروی تاثیر مشخصه های فیزیوگرافیک و آب و هوائی بر شکل منحنی تداوم-جریان تمرکز دارند. در صورتی که روش های آماری بر روی توزیع های آماری، برای برازش به منحنی تداوم جریان و ارتباط این برازش ها به مشخصه های فیزیکی حوضه متمرکز هستند. تحلیل عاملی عوامل موثر بر شکل منحنی تداوم جریان موجب دست یابی به اطلاعاتی برای مدل سازی منحنی تداوم جریان، تفسیر دقیق تر شرایط هیدرولوژیکی حوضه و استفاده درمدیریت بهینه منابع آب حوضه خواهد شد. هدف از این پژوهش، تعیین عوامل مهم تاثیرگذار هیدرو اقلیمی و مورفومتری در تغییر شکل منحنی تداوم جریان و همچنین بررسی روابط مابین آنها در اقالیم مختلف کشور می باشد.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش ابتدا با تهیه نقشه اقلیم کشور و تقاطع آن با مرز حوزه های آبخیز رتبه چهار، حوضه های واقع در هر منطقه اقلیمی تفکیک شد. سپس تعداد حداقل سی ایستگاه با آمار مناسب و دوره مشترک آماری سال های1355-1380در هر منطقه اقلیمی انتخاب شد. سپس10پارامتر هندسی و هیدرولوژیک موثر بر منحنی تداوم جریان شامل: ارتفاع متوسط، مساحت حوضه، ضریب گراویلیوس، شیب حوضه، طول رودخانه اصلی، بارش سالانه، شاخص جریان پایه، شماره منحنی، نفوذ پذیری و تعداد روز های بارانی برای هر حوضه محاسبه شد. منحنی تداوم جریان با استفاده از داده های روزانه جریان، ترسیم و با استفاده از برنامه نویسی در محیط MATLAB شیب حد فاصلQ33 تا Q66 به عنوان شاخص شکل منحنی محاسبه شد. تجزیه عاملی انجام و عوامل مستقل تاثیر گذار بر شکل منحنی مشخص شد. سپس روابط رگرسیونی بین شاخص شکل منحنی و عوامل انتخابی در مناطق مختلف اقلیمی استخراج و تحلیل شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که پارامتر های عامل اول شامل: شماره منحنی، شاخص جریان پایه و تعداد روزهای بارانی در تمامی مناطق اقلیمی به استثناء منطقه خشک مشترک است. هم چنین، عامل شماره منحنی در تمامی مناطق بالاترین وزن تاثیرگذاری را دارا بوده است. در تمامی مناطق اقلیمی به استثناء منطقه بسیار مرطوب، وزن تاثیرگذاری مولفه های هندسی بیشتر از مولفه های هیدرولوژیکی است. عوامل انتخاب شده برای تحلیل عاملی در منطقه اقلیمی مرطوب با 88 درصد، بیشترین و منطقه مدیترانه ای با 72 درصد، کمترین واریانس داده ها را توضیح می دهند. توزیع نرمال خطاها، ضریب تعیین بیشتر از 90/0 و ضریب دوربین واتسن بین 5/1 تا 5/2 بیانگر اعتماد به روابط رگرسیونی برای برآورد شیب منحنی تداوم جریان در مناطق فاقد آمار در اقالیم مختلف است.
    نتیجه گیری
    در جمع بندی کلی نتایج تحلیل عاملی در مناطق مختلف اقلیمی کشور مشخص شد که برخی از پارامتر های دسته بندی شده در قالب عامل اول شامل: شماره منحنی، شاخص جریان پایه و تعداد روزهای بارانی در تمامی مناطق اقلیمی، مشترک است. با این استثناء که در منطقه خشک پارامتر تعداد روزهای بارانی دارای وزن تاثیرگذاری کمتری است و در قالب عامل دوم قرار گرفته است. عامل شماره منحنی در تمامی این مناطق وزن تاثیرگذاری بیشتری نسبت به سایر پارامتر های موجود در عامل اول را دارد.
    کلیدواژگان: شاخص شکل منحنی تداوم جریان، مناطق اقلیمی، پارامتر های هندسی، پارامتر های هیدرو لوژیکی
  • طناز سادات فرحناکیان، رامتین معینی*، سید فرهاد موسوی صفحات 107-125
    سابقه و هدف
    امروزه، کمبود منابع آب از چالش های اساسی کشور ما ایران می باشد. بنابراین، ذخیره سازی و بهره برداری بهینه از منابع محدود موجود از جمله آب ذخیره شده در مخازن سدها از موضوعات مورد توجه محققین حوزه ی منابع آب می باشد.در این تحقیق،مسئله ی بهره برداری بهینه از سیستم تک مخزنه ی سد دز با استفاده از یکی از جدیدترین الگوریتم های فراکاوشی، به نام الگوریتم جست و جوی ذرات باردار، حل شده است. در حالت کلی، اساس این الگوریتم، قوانین الکترواستاتیک برآیند نیرو های ناشی از میدان الکتریکی ذرات باردار می باشد. برای اولین بار، کاوه و طلعت اهری در سال2010 این الگوریتم را معرفی و قابلیت های آن را در زمینه ی حل مسائل مهندسی و توابع نمونه، بررسی نمودند. نتایج حاصل نشان داد که الگوریتم مذکور کارآیی خوبی دارد. بنابراین استفاده از آن در حل مسائل بهینه سازی مهندسی توصیه می شود. ولیکن، بررسی سوابق تحقیقاتی نشان دهنده آن است که استفاده از این اگوریتم در حل مسائل حوزه مهندسی منابع آب بسیار محدود است.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق دو مسئله ی بهره برداری بهینه ی ساده و برقابی سد دز، برای دوره های زمانی 5و 20 ساله با استفاده از الگوریتم پیشنهادی حل شده است. برای حل این مسائل دو فرمو ل بندی ارائه شده است، که در فرمول بندی اول مقدار آب رها شده از مخزن سد و در فرمول بندی دوم حجم ذخیره ی مخزن سد به عنوان متغیر تصمیم انتخاب و نتایج حاصل از آن با سایر نتایج موجود مقایسه شده است.
    یافته ها
    مقایسه نتایج، نشان دهنده ی کارآیی خوب الگوریتم مذکور در حل این مسائل است که در آن جواب های فرمول بندی اول از دوم بهتر می باشد. به عبارت دیگر نتایج حاصل از فرمول بندی اول برای دوره های 5 و 20 ساله نسبت به نتایج فرمول بندی دوم به-ترتیب 29/11 و 69/16 درصد برای مسئله ی بهره برداری ساده و 06/20 و 66/37 درصد برای مسئله ی بهره برداری برقابی کاهش یافته است.همچنین، نتایج حاصل از این الگوریتم برای دوره های 5 و 20 ساله نسبت به نتایج الگوریتم هوش جمعی ذرات به ترتیب 64/33 و 97/74 درصد برای مسئله ی بهره برداری ساده و 53/6 و 48/41درصد برای مسئله ی بهره برداری برقابیکاهش یافته است. علاوه بر آن، نتایج حاصل از این الگوریتم برای دوره های 5 و 20 ساله نسبت به نتایج الگوریتم ژنتیک به ترتیب 79/7 و 59/35 درصد برای مسئله ی بهره برداری ساده و 32/11 و 43/67 درصد برای مسئله ی بهره برداری برقابی بهبود یافته است.
    نتیجه گیری
    بررسی این نتایج با نتایج بدست آمده از سایر الگوریتم های موجود نشان دهنده کارائی بهتر الگوریتم جستجوی ذرات در حل مساله بهره برداری بهینه از مخازن سدهاست. با توجه به نتایج مذکور، استفاده از این الگوریتم در حل سایر مسائل حوزه ی مهندسی آب توصیه می شود.
    کلیدواژگان: الگوریتم جست و جوی ذرات باردار، بهره برداری بهینه، سیستم تک مخزنه، سددز
  • هادی رضایی برندق، فرزین سلماسی، فرزانه صاحبی * صفحات 127-145
    سابقه و هدف
    در راستای توسعه پایدار، کنترل کیفی منابع آب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این راستا شناخت پدیده لایه بندی از اهمیت خاصی برخوردار است. همچنین بررسی کیفیت منابع آب سطحی سدها که به عنوان اصلی ترین منبع تامین نیازهای شرب کشور به شمار می آیند، از نظر شوری یکی از چالش های مدیریت منابع آب می باشد. به منظور مطالعه لایه بندی جریان در مخازن می بایست دینامیک اختلاط و جریانات داخلی در مخزن را آنالیز نمود. از آنجائیکه پدیده های فراوانی در ایجاد لایه بندی مخازن موثر است، مطالعه این پدیده در مخازن تنها از طریق مدل های دینامیکی امکان پذیر است. از این رو استفاده از مدل های عددی در کنار اندازه گیری های میدانی اجتناب ناپذیر است.
    مواد و روش ها
    با توجه به کاربری آب مخزن سد تهم به منظور آب آشامیدنی زنجان، مطالعه کیفیت آن از اهمیت بسیاری برخوردار است. لذا در مطالعه حاضر جهت شناخت وضعیت کیفی آب سد تهم، شبیه سازی دمای آب و کل مواد جامد محلول با استفاده از نرم افزار CE-QUAL-W2 در دوره 1 ساله از تاریخ 30 آذر 1390 تا 30 آذر 1391 انجام شده است. همچنین مقادیر دما و شوری آب که در نقاط مختلف مخزن اندازه گیری شده با نتایج بدست آمده از مدل شبیه سازی شده مقایسه شده است. با استفاده از نتایج مدل شبیه سازی شده، روند تغییرات پارامترهای مذکور و پدیده لایه بندی حرارتی در مخزن سد مطالعه شده است.
    یافته ها
    در تحقیق حاضر مقادیر دما و شوری اندازه گیری شده و نتایج شبیه سازی از تطابق مناسبی برخوردار بودند. نتایج حاکی از وجود یک دوره لایه بندی حرارتی در مخزن است که حدود هشت ماه از سال بطول می انجامد. این پدیده از اواخر فروردین ماه شروع در مرداد و شهریور به اوج خود میرسد (اختلاف 20 درجه سانتی گراد بین رولایه و زیرلایه) همچنین در ماه های دی تا فروردین نیز اختلاط مشاهده می شود. در فصل پاییز با کاهش اختلاف دمای آب در لایه های بالایی و پایینی لایه بندی حرارتی در مخزن تضعیف می شود و در فصل زمستان کاملا ناپدید می شود. همچنین نتایج دلالت بر وجود لایه بندی شوری همزمان با لایه بندی حرارتی در مخزن دارد.
    نتیجه گیری
    از منظر لایه بندی، مخزن سد تهم در دسته مخازن مونومیکتیک گرم قرار دارد. در فصول پاییز و زمستان، مقادیر شوری در کلیه اعماق به مقدار ثابتی می رسد. این روند تا اردیبهشت ماه ادامه دارد و بدلیل شروع لایه بندی بتدریج اختلاف مقادیر در عمق بیشتر شده و در فصل تابستان این اختلاف بیشتر می شود.
    کلیدواژگان: مدل های دینامیکی، شوری، مونومیکتیک گرم
  • مرتضی بختیاری *، محسن جلیلی، سیدمحمود کاشفی پور، نیما شهنی کرم زاده صفحات 147-164
    فرسایش کناری از جمله مهم ترین معضلات برای رودخانه ها به خصوص در قوس ها می باشد یکی از روش های موثر و به‏ صرفه جهت ساماندهی رودخانه ها در محل قوس‏ها استفاده از آبشکن‏هاست. الگوی جریان در قوس محافظت شده توسط سری آبشکن‏ها، به دلیل تاثیرات آبشکن‏ها بر الگوی جریان و جریانات ثانویه و تاثیرات متقابل آبشکن‏ها برهم پیچیده‏تر از حالت عادی ‏است.باندال لایک نوعی از سازه ی آبشکن است که به منظور محافظت از سواحل و نیز بهبود عمق جریان برای کشتی رانی در رودخانه مورد استفاده قرار می گیرد. این سازه نوع جدیدی از آبشکن است که به صورت ترکیبی از آبشکن نفوذپذیر و نفوذناپذیر ساخته می شود. با توجه به اهمیت مطالعه الگوی جریان و رسوب با حضور سازه آبشکن، تحقیق در این خصوص همواره مورد توجه محققین مختلف هیدرولیک و مهندسی رودخانه بوده است اما بررسی ها نشان می دهد با توجه به جدید بودن سازه آبشکن باندال لایک، در این مورد مطالعه کمتری صورت گرفته است. هدف از تحقیق حاضر بررسی آزمایشگاهی، مقایسه تاثیر استفاده آبشکن باندال لایک و آبشکن های معمولی نفوذناپذیر و نفوذپذیر بر تغییرات رقوم بستر بوده است. بدین منظور آبشکن باندال لایک در سه ارتفاع 5/6 سانتیمتر5/8 سانتیمتر و 12 سانتیمتر و در دبی های 25،27،30،33 لیتر بر ثانیه، و آبشکن های نوع نفوذناپدیر و نفوذپذیر در شرایط مستغرق در فلومی با قوس 90 درجه مورد آزمایش قرار گرفته است. آزمایش های تحقیق حاضر در فلوم با قوس 90 درجه ملایم به طول 11 متر، عرض 70 سانتی متر و نسبت شعاع قوس به عرض آن R/B) ) برابر 4 انجام گرفته است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد با افزایش عدد فرود آبشستگی افزایش یافته و بیشترین میزان آبشستگی مربوط به آزمایش شاهد نفوذ ناپذیر و کمترین آبشستگی در آزمایش شاهد نفوذپذیر رخ داده است. همچنین نتایج نشان می دهد عمق آبشستگی ها در حضور سازه باندال لایک نسبت به سازه شاهد نفوذ ناپذیر کاهش یافته است، و هر چه ارتفاع سازه بیشتر می شود، عمق آبشستگی کاهش می یابد. مقایسه نتایج نشان می دهد آبشستگی در سازه شاهد نفوذپذیر کمتر از تمامی حالات آزمایشات آب شکن باندال لایک بوده است. سایر نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهند با افزایش دبی، خط القعر به سمت میانه کانال منحرف می شود. بررسی کمی نتایج نیز نشان می دهد با تغییر ارتفاع سازه آبشکن باندال لایک از 5/6 سانتی متر به 12 سانتیمتر میزان عمق آبشستگی در حدود 54 درصد ومیزان رسوبگذاری حدود 34 درصد کاهش یافته است. همچنین استفاده از آبشکن معمولی نفوذپذیر به جای آبشکن باندال لایک با ارتفاع 12 سانتی-متر میزان عمق آبشستگی 5/23 درصد کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: اصلاح الگوی جریان، تغییرات رقوم بستر، قوس 90 درجه، آبشکن باندل لایک
  • خلیل قربانی*، میثم سالاری جزی، الناز فرنیا صفحات 165-182
    سابقه و هدف
    آب های زیرزمینی از منابع ارزشمندی است که همواره مورد توجه پژوهشگران قرار داشته است. از موارد مطالعاتی در این زمینه، تهیه نقشه های پهنه بندی شده تراز سطح آب زیرزمینی است که با انتخاب مناسب ترین روش از بین روش های مختلف درون یابی انجام می شود. روش درون یابی کریجینگ که بر پایه نیم تغییر نما است، یکی از روش های درون یابی موسوم به روش های زمین آماری است. دقت درون یابی به انتخاب مناسب تغییرنما بستگی دارد. بر این اساس روش درون یابی کریجینگ بیزین تجربی توسعه یافته است تا بصورت خودکار، پارامترهای مربوط به نیم تغییر نما را طی فرآیند شبیه سازی برآورد کند. هدف از انجام این پژوهش بررسی قابلیت روش کریجینگ بیزین تجربی در افزایش دقت درون یابی جهت پهنه بندی تراز سطح آب زیرزمینی است که برای این منظور، نتایج آن با نتایج دیگر روش های درون یابی قطعی شامل فاصله معکوس وزنی ها، توابع پایه شعاعی و چندجمله ای های سراسری و محلی نیز مقایسه می شود.
    مواد و روش ها
    این پژوهش براساس میانگین سالانه تراز سطح آب زیرزمینی در 57 ایستگاه چاه عمیق واقع در آبخوان قره سوی استان گلستان طی دوره آماری 1384 تا 1395 انجام شده است. به منظور پهنه بندی تراز سطح آب زیرزمینی، روش های مختلف درون یابی قطعی و زمین آماری با استفاده از فن اعتبارسنجی تقاطعی مورد آزمون قرار گرفتند. در روش های کربجبنگ و کریجینگ بیزین تجربی بهترین نیم تغییرنما انتخاب شد و در نهایت از بین آنها مدلی که کمترین میزان خطا را به همراه داشت تعیین و نقشه آن ترسیم شد.
    یافته ها
    نتایج درون یابی حاصل از اعتبارسنجی تقاطعی در منطقه مطالعاتی نشان داد که در بین روش های قطعی، روش چند جمله ای محلی با درجه دو از دقت بالاتری نسبت به سایر روش ها برخوردار بود، به طوری که حتی در مقایسه با روش زمین آماری کریجینگ نیز از خطای کمتری برخوردار است. در روش های زمین آماری نیز روش کریجینگ بیزین تجربی با شبیه سازی برازش تغییر نما مناسب بر داده های تراز سطح آب زیرزمینی میزان خطای درون یابی به روش کریجنگ را از حدود 23 متر به حدود 16 مترکاهش داد و در مقایسه با روش چند جمله ای محلی نیز دقتی نزدیک بهم را نشان داد.
    نتیجه گیری
    با وجود اینکه نقشه ترسیم شده با دو روش بیزین کریجینگ تجربی و چند جمله ای موضعی، از لحاظ مقدار خطا تفاوت قابل ملاحظه ای را نشان نمی دهند، اما اختلافات محسوسی در این دو نقشه دیده می شود. روش کریجینگ بیزین تجربی طیف هموارتری را از تغییرات تراز سطح آب زیرزمینی نشان می دهد و الگوی ترسیم شده تراز سطح آب زیرزمینی با این روش نیز متناسب با جهت شیب عمومی منطقه است.
    کلیدواژگان: کریجینگ بیزین تجربی، آب زیرزمینی، گلستان، زمین آمار، درون یابی
  • زهرا آقاشریعتمداری *، مهدی حلمی جدید صفحات 183-197
    سابقه و هدف پوشش گیاهی به‫عنوان یکی از اجزاء مهم اکوسیستم‫های طبیعی تاثیرپذیری بسیار زیادی از شاخص‫های اقلیمی دارد. ‬‬‬‬‬‬در این راستا شاخص‫ها و مدل‫های بسیاری با هدف روشن ساختن ارتباط اقلیم و پوشش گیاهی ارائه شده‫اند.‬‬‬‬‬‬ از میان عوامل مختلف اقلیمی تغییرات دمای هوا در مدیریت توزیع پوشش گیاهی در مناطق مرطوب نقش مهمی دارد. از آن‫جا که اغلب مطالعات صورت‫گرفته در ایران در رابطه با پوشش گیاهی برمبنای روش‫های آماری و سنجش‫‫ازدور بوده است و تنها به پایش تغییرات پوشش گیاهی می‫پردازند لذا معرفی و ارائه شاخص‫های اقلیمی جهت پیش‫بینی پوشش گیاهی طبیعی ضروری است. ‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬هدف از این بررسی ارزیابی و معرفی مناسبترین شاخص اقلیمی دمایی و استفاده از آن به‫منظور پیش‫بینی ارتفاع مناسب جهت کشت گونه های جنگلی غیربومی به‫خصوص سوزنی برگان در جنگل‫های شمال ایران است.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬
    مواد و روش‫ها‬‬‬این مطالعه در دو مقیاس مکانی انجام شده است. در گام اول سه شاخص WI (شاخص گرمایی)، BWI (شاخص گرمایی زیستی) و EWI (شاخص گرمایی موثر) با استفاده از داده های اقلیمی دمای متوسط ماهانه 34 ایستگاه سینوپتیک نوار شمالی کشور در دوره آماری ده ساله (2014-2005) محاسبه شد. ‬‬تغییرات ارتفاعی شاخص‫ها بصورت روابط گرادیان ارتفاعی به‫دست آمد و نقشه های تغییرات ارتفاعی هر شاخص ترسیم شد. ‬‬‬‬‬‬در گام دوم به‫منظور بررسی دقیق کارائی شاخص‫های محاسبه شده در تعیین گسترشگاه پوشش گیاهی، منطقه مورد مطالعه کوچکتر و محدود به جنگل آموزشی پژوهشی خیرود شد. ‬‬‬‬در این مرحله نقشه های گسترشگاه تیپ های جنگلی منطقه ی خیرود جمع آوری شده و با نقشه های پوشش گیاهی پیش بینی شده توسط شاخص ها مورد مقایسه قرار گرفت.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬
    یافته هادر این بررسی مطالعه تطبیقی چند شاخص دمایی جدید با توزیع پوشش گیاهی و درختی سه استان گلستان، مازندران و گیلان صورت گرفته و پوشش درختی پیش بینی شده توسط این شاخص ها با نقشه موجود گسترشگاه تیپ های جنگلی منطقه پاتم و بهاربن مقایسه شده است. با توجه به گونه های ثبت شده منطقه تمامی شاخص ها پیش بینی خوبی از پوشش درختی و جنگلی منطقه ارائه می دهند. تحلیل های آماری نشان دادند که شاخص گرمایی موثر (EWI) با بیشترین میزان همبستگی (R2=0.964)و کمترین مقدار خطا (RMSE=3.87 ) مناسبترین شاخص جهت برآورد پتانسیل پوشش گیاهی منطقه مورد مطالعه است. این شاخص با درنظر گرفتن توام دامنه و میانگین سالانه دما، پیش بینی دقیق تری (تفکیک بهتر) از پوشش گیاهی بویژه در مناطقی با اختلاف ناچیز در مقادیر شاخص WI، ارائه می دهد. همچنین با ارائه روابط گرادیان ارتفاعی شاخص ها، ارتفاع مناسب از لحاظ شرایط دمایی جهت کشت گونه های درختی غیربومی که پتانسیل دمایی را برای ورود به جنگل های شمال ایران دارند، پیشنهاد شده است.
    نتیجه گیری‬‬‬پوشش گیاهی پیش بینی شده توسط شاخص EWI نسبت به سایر شاخص ها همپوشانی بیشتری با پوشش گیاهی شمال کشور داشته است. علاوه بر این با خطای کمتر در تخمین ارتفاع مرزهای تغییرات هر شاخص، پیش بینی دقیق تری جهت ورود گونه های غیربومی به منطقه ارائه می دهد. با توجه گذشت به حدود 5 دهه از ورود گونه های سوزنی برگ به جنگل های شمال و کشت آن ها در ارتفاعات مختلف و ناموفق بودن اکثر جنگل کاری هایی که در ارتفاعات متوسط کمتر از 900 متر از سطح دریا انجام شده است پیشنهاد می شود در ادامه ی جنگل کاری های آتی ارتفاعات مناسب پیش بینی شده از سطح دریا توسط شاخص EWI مدنظر قرار گیرد.
    کلیدواژگان: شاخص گرمایی، گونه های درختی، شمال ایران، پوشش گیاهی
  • یهزاد حصاری*، علی گهرنژاد، کریم سلیمانی صفحات 199-214
    سابقه و هدف
    کشور ایران و به تبع آن حوضه مورد مطالعه به علت قرار داشتن بر روی کمربند مناطق خشک جهان همواره با پدیده خشکی و کمبود بارش در مناطق وسیعی از خود مواجه است. بر این اساس استفاده بهینه از آب و مدیریت آن جزء ضرورت های لاینفک این مناطق است. اصولا الگوی بارش در مناطق خشک به گونه ای است که درزمانی کوتاه رگبارها با شدت زیاد می بارد و این موضوع باعث ایجاد رواناب در سطح حوضه شده که علاوه بر حمل خاک سطحی با ارزش، فرصت نفوذ آب در خاک نیز از دست می رود. تکنیک های مختلف برداشت آب در جمع آوری آب باران از زمین های طبیعی یا زمین های اصلاح شده در مکان های کوچک تر یا عرصه های زراعی به منظور زراعت اقتصادی مطمئن تر استفاده شده و رواناب جمع آوری شده در خاک، پشت سدها، تراس ها، حوضچه های آرامش، خندق ها و آب بندان ها ذخیره می شود. حوضه مورد مطالعه با بارش 470 میلی متر و ضریب جریان 26/0 دارای پتانسیل بالای استحصال آب در سطح حوضه است. مطالعات گذشته نشان می دهد که در مکان یابی مناطق مستعد استحصال آب در سامانه های ماکروکچمنت، مقادیر گاماهای پایین تر فازی به عنوان مناطق مستعد انتخاب می گردند. ولی در زمینه سامانه های میکروکچمنت سابقه مطالعاتی با روش عملگرهای فازی مشاهده نگردید.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق مکان یابی مناطق مستعد سه روش استحصال آب شامل بانکت هلالی، کنتور فارو و تراس نیمکتی در حوضه آبخیز نازلوچای با مساحت 1508 کیلومترمربع استفاده از ابزار تلفیق GIS موردبررسی قرار گرفت. از بین عوامل اقلیمی، هیدرولوژیک و محیطی موثر حوضه، شش عامل بارش، شیب، کاربری اراضی، گروه های هیدرولوژیکی خاک، زهکشی و عمق خاک برای شناسایی مناطق مناسب مورد استفاده قرار گرفت. جهت بی بعدسازی و وزن دهی متغیرهای کمی، از توابع منطق فازی با تابع عضویت ذوزنقه ای و برای متغیرهای توصیفی، منطق فازی با تحلیل سلسله مراتبی (AHP) مورداستفاده قرار گرفت. روش های تلفیق لایه ها شامل منطق بولین و منطق فازی و با کمک عملگرهای بولین AND و بولین OR و همچنین حاصلضرب، حاصلجمع، گامای فازی از 1/0 تا 9/0 مورد آزمون قرار گرفت.
    یافته ها
    نتایج حاصل از مقایسه داده های مشاهده ای و خروجی هر یک از روش های تلفیق، با«شاخص تشابه» نشان داد که مقدار شاخص گاما 9/0 فازی در سیستم بانکت هلالی برابر 824/0 و در سیستم کنتور فارو 906/0 بوده که بیان کننده میزان تشابه بیشتر مدل گامای 9/0 فازی نسبت به سایر روش ها می باشد و همچنین مشخص شد که مدل منطق بولین فاقد نتایج مناسب می باشد. در منطق فازی با افزایش گاما تا مقدار گامای 9/0 تطابق نتایج مدل با داده های مشاهده ای افزایش می یابد و از مقادیر بیشتر از 9/0 کاهش می یابد و این نشان می دهد که گاماهای بالاتر جهت مکانیابی سیستم های میکروکچمنت استحصال آب مناسب می باشد. 30 درصد حوضه مستعد توسعه روش بانکت هلالی، 5/11 درصد مستعد کنتور فارو و 3/6 درصد حوضه مستعد تراس نیمکتی هست.
    نتیجه گیری
    براساس نتایج حاصل از مطالعه نتیجه گیری می شود که در سیستم های میکروکچمنت استحصال آب از روش های بولین بخاطر دقت پایین این روش ها کمتر استفاده گردد و از روش های جدیدتر مکانیابی از قبیل مکانیابی فازی با گاماهای بالاتر بهره گرفته شود.
    کلیدواژگان: استحصال آب در مقیاس حوضه، منطق فازی، منطق بولین، GIS، حوضه نازلو
  • احمد احمدیان، امیر سالاری*، زکیه موسوی، حامد کاوه صفحات 215-227
    سابقه و هدف
    سیر (Allium sativum L.) گیاهی چند ساله علفی از خانواده Liliaceae بوده که از نظر تولید جهانی در بین گیاهان پیازی پس از پیاز خوراکی رتبه دوم را به خود اختصاص داده است، کمبود منابع آبی دردسترس، صرفه جویی و بهینه سازی مصرف آب، درباره این گیاه حساس به خشکی را نیز اجتناب ناپذیر نموده است. اصولا بیشترین عملکرد و کارایی مصرف آب به ترتیب در آبیاری های کامل و تنش خشکی ملایم به دست می آید و با کاربرد کودهای آلی از جمله ورمی کمپوست، اثرات منفی تنش های آبی کاهش می یابد، توجه به اهمیت اعمال تنش آبی در برنامه ریزی های آبیاری از سویی و افزایش میزان ماده موثره گیاهان با اعمال تنش از سویی دیگر، باعث گردید در این تحقیق به بررسی تاثیر سطوح مختلف تنش خشکی و کود ورمی کمپوست بر عملکرد، اجزای عملکرد و میزان ماده موثره آلیسین گیاه دارویی سیر که از نطر تولید، مقام دوم در بین گیاهان پیازی را دارد، پرداخته شد.
    مواد و روش ها
    آزمایش به صورت کرت های خردشده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه تربت حیدریه در سال زراعی 95-1394 اجرا شد. سطوح مختلف آبیاری شامل 100 (شاهد)، 120، 80 و 60 درصد نیاز آبی به عنوان فاکتور اصلی و کود ورمی کمپوست در چهار سطح صفر، پنج، 10 و 15 تن در هکتار به عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که اثرات ساده و متقابل تنش خشکی و ورمی کمپوست بر ارتفاع بوته، طول برگ، وزن تر و خشک بوته، وزن تر و خشک سوخ، وزن تر و خشک ریشه، سطح برگ، وزن خشک برگ و عملکرد سیر معنی دار بود، نتایج نشان می دهد با افزایش تنش خشکی ارتفاع بوته، وزن خشک سوخ و سطح برگ کاهش یافته است. مصرف پنج، 10 و 15 تن ورمی کمپوست به ترتیب باعث بهبود 25، 18 و 10 درصدی عملکرد سیر در مقایسه با شاهد گردید. بیشترین و کمترین عملکرد سوخ سیر به ترتیب در تیمار 100 درصد نیاز آبی و مصرف پنج تن ورمی کمپوست در هکتار (با عملکردی برابر با 10170کیلوگرم در هکتار) و تنش60 درصد نیاز آبی و بدون مصرف ورمی کمپوست (با عملکردی برابر با 3048/66کیلوگرم در هکتار) حاصل شد. تنش خشکی سبب کاهش و مصرف کود ورمی کمپوست باعث افزایش میزان ماده موثره آلیسین گردید.
    نتیجه گیری
    گیاه سیر حساس به تنش خشکی است و کمبود آب سبب کاهش و کاربرد کود ورمی کمپوست، باعث بهبود عملکرد آن می گردد. و کاربرد ورمی کمپوست ضمن بهبود خصوصیات رشدی، عملکرد و اجزای عملکرد سیر و کاهش خسارات ناشی از تنش خشکی در فصل تحت کشت، تداوم بهبود عملکرد گیاه در سال های بعد و همچنین بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک می-شود.
    کلیدواژگان: سوخ، کم آبیاری، کود آلی
  • لیلا گودرزی، محمد ابراهیم بنی حبیب*، پروین غفاریان صفحات 229-242
    سابقه و هدف
    هر ساله وقوع بارش های سنگین در حوضه های سیل خیز کشور منجر به رخداد سیلاب و خسارت های هنگفتی می گردد. پیش بینی بارش های سنگین یکی از گام های ضروری در تدوین و توسعه یک سیستم هشدار سیلاب است. در سال های اخیر استفاده از مدل های عددی وضع هوا در پیش بینی بارش کاربرد گسترده ای داشته است. سرویس ها و مراکز هواشناسی مختلفی، پیش بینی های جوی را با حل مدل های عددی وضع هوا ارائه می کنند. لازم به ذکر است که پیش بینی های این مراکز در مقیاس بزرگ شبکه بندی شده اند. از جمله روش های دینامیکی که امروزه برای ریزمقیاس نمایی مدل های بزرگ مقیاس بسیار مورد توجه قرار گرفته است می توان به مدل پژوهش و پیش بینی وضع هوا (WRF) اشاره کرد. در مطالعه حاضر توانایی مدل WRF در پیش بینی بارش های سنگین در حوضه آبریز رودخانه کن تهران مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    مواد و روش ها
    شرایط مرزی و اولیه مدل از داده های اجرای ساعت صفر (به وقت ساعت هماهنگ جهانی ) سامانه مدل سازی تمام کره ای موسوم به GFS از مرکز ملی پیش بینی های محیطی گرفته شده است. برای اجرای مدل سه دامنه در نظر گرفته شده است. دامنه بزرگ دارای تفکیک افقی 27 کیلومتر، دامنه میانی دارای تفکیک افقی 9 کیلومتر و دامنه کوچک که ارزیابی پیش بینی ها در آن صورت گزفته است دارای تفکیک افقی 3 کیلومتر می باشد. ارزیابی ها بر روی پیش بینی های کوتاه مدت (24 ساعته) انجام شده است. بدین منظور سه مورد از بارش های تاریخی که منجر به رخداد سیلاب در منطقه مورد مطالعه شده است، انتخاب و با استفاده از مدل WRF شبیه سازی گردید. همچنین پیش بینی های ارائه شده توسط مرکز ملی پیش بینی زیست محیطی (NCEP) نیز از طریق تارنمای این مرکز تهیه گردید. سپس نتایج حاصل از برونداد مدل WRF و پیش بینی های بزرگ مقیاس NCEP با مقدار بارش مشاهداتی ثبت شده در ایستگاه های باران سنجی مقایسه شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که بارش های پیش بینی شده توسط NCEPبسیار کمتر از مقدار واقعی برآورد شده اند، ضمن اینکه زمان وقوع بارش نیز به درستی پیش بینی نشده است. همچنین نتایج حاکی از عملکرد نسبتا مطلوب مدل WRF در پیش بینی بارش های سنگین است به طوریکه با اجرای این مدل مقدار شاخص خطا به مقدار قابل توجهی نسبت به مدل بزرگ مقیاس کاهش یافت.
    نتیجه گیری
    استفاده از مدل دینامیکی WRF دقت پیش بینی های بارش را نسبت به مدل جهانی افزایش می دهد. بنابراین پیشنهاد می گردد که در تدوین و توسعه سیستم هشدار سیلاب در حوضه های سیل خیز کشور از مدل WRF در ترکیب با مدل هیدرولوژیکی جهت پیش بینی سیلاب استفاده شود.
    کلیدواژگان: پیش بینی، بارش های سنگین، مدل WRF، حوضه رودخانه کن
  • صابر جمالی*، حسین شریفان، فراست سجادی صفحات 243-256
    سابقه و هدف
    افزایش روز افزون جمعیت همگام با معضل بحران جهانی منابع آب شیرین، استفاده از منابع آب نامتعارف در بخش کشاورزی، به عنوان بزرگ ترین مصرف کننده ی آب شیرین، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک را ضروری می سازد. از طرفی شوری یکی از مهمترین تنش های محیطی است که رشد و عملکرد گیاهان را محدود می کند. یکی از روش های غلبه بر مشکلات تنش شوری، شناخت میزان تحمل شوری گیاهان زراعی و باغی می باشد. هدف از این پژوهش امکان سنجی استفاده از آب دریای خزر جهت آبیاری گیاه فلفل دلمه ای (Capsicum annum) رقم کالیفرنیا واندر تحت شرایط گلخانه ای بود.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق از 5 سطح اختلاط آب دریا و آب شهری، جهت بررسی اثر آن بر روی عملکرد و اجزای عملکرد گیاه فلفل دلمه ای رقم کالیفرنیا واندر استفاده شد. این تحقیق بر پایه طرح کاملا تصادفی و با 3 تکرار در سال 1394 در گلخانه تحقیقاتی گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در گلدان اجرا گردید. گلخانه مورد استفاده در شمال کشور ایران و در شهر گرگان با موقعیت جغرافیایی 36 درجه و 51 دقیقه طول شمالی و 54 درجه و 16 دقیقه عرض شرقی و ارتفاع 3/13 متر از سطح دریا واقع بود. بافت خاک مورد استفاده در این طرح سیلتی رسی بود. در این پژوهش مقادیر شوری آب آبیاری شامل (5/0، 0/3، 5/5، 0/8 و 5/10 دسی زیمنس بر متر) بود. در انتها تحلیل آماری صفات مورد بررسی (تعداد میوه برداشت شده، متوسط وزن تر میوه، متوسط وزن خشک میوه، عملکرد در واحد سطح و بهره وری مصرف آب مبتنی بر وزن تر میوه) با استفاده از نرم افزار SAS (ver 9.0) انجام گرفت. مقایسه میانگین ها نیز با استفاده از آزمون LSD در سطح 5 درصد انجام شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که سطوح مختلف شوری بر تعداد میوه، وزن تر و خشک میوه، عملکرد و بهره وری مصرف آب در سطح یک درصد معنی دار شد. نتایج نشان داد که تیمار 10 درصد اختلاط آب دریا و آب شهری در مقایسه با سایر رژیم های مورد بررسی پس از تیمار شاهد دارای بیشترین میزان متوسط وزن تر و خشک میوه برداشت شده، تعداد میوه برداشت شده، عملکرد در واحد سطح و بهره وری مصرف آب بوده است.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان داد که افزایش سطوح مختلف شوری منجر به کاهش تمامی صفات شد، بطوری که افزایش شوری آب آبیاری از 5/0 به 0/3 دسی زیمنس بر متر منجر به کاهش وزن تر میوه و عملکرد به میزان 5/50 و 4/48 درصد شد. نتایج نشان دهنده این موضوع بوده که گیاه فلفل دلمه ای به شوری حساس است و اختلاط آب دریا و شهری جهت آبیاری این گیاه قابلیت اجرایی در شرایط گلخانه ای ندارد.
    کلیدواژگان: آب دریای خزر، بهره وری مصرف آب، تنش شوری، عملکرد، فلفل دلمه ای
  • محسن حمیدپور*، ناهید حسینی، شفق مولایی صفحات 257-269
    سابقه و هدف
    امروزه به حذف و پالایش محیط های آلوده به فلزهای سنگین توجه زیادی می شود. جذب زیستی یک روش موثر برای حذف فلزهای سنگین از محلول های آبی می باشد. در این پژوهش جذب زیستی کادمیم توسط پوست میگو مورد بررسی قرار گرفت.
    مواد وروش ها
    مطالعات جذب سطحی کادمیم توسط پوست میگو به عنوان تابعی از pH در محدوده ی pH 3 تا 8 در یک غلظت کادمیم 8 میلی گرم در لیتر انجام گردید. همدماهای جذب سطحی در محدوده ای از غلظت فلز (15 تا 100 میلی گرم در لیتر) انجام گردید. آزمایش های جذب وابسته به زمان برای کادمیم در دو غلظت ثابت 5 و 50 میلی گرم بر لیتر و 7 سطح زمانی (5/0، 2، 4، 6، 8، 12، 24 ساعت) انجام شد. میزان کادمیم جذب سطحی شده بر روی جاذب، با اندازه -گیری غلظتهای تعادلی و غلظت آنها در نمونه های شاهد محاسبه گردید. طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) قبل و بعد از جذب سطحی کادمیم به وسیله ی دستگاه طیف سنجی و گونه بندی کادمیم در محلول های تعادلی به وسیله ی برنامه ی Visual MINTEQ انجام گردید.
    یافته ها
    نتایج آزمایش های جذب وابسته به pH نشان داد که با افزایش pH، میزان جذب سطحی کادمیم به وسیله ی پوست میگو افزایش یافت و بیشترین جذب کادمیم در pH، 5/7 صورت گرفت، که در این pH، بیش از 99 درصد از کادمیم توسط جاذب جذب سطحی گردید. نتایج همدماهای جذب نشان داد که مدل های فروندلیچ و لانگمویر جذب کادمیم را به خوبی توصیف کردند. حداکثر ظرفیت جذب کادمیم (qmax)، به وسیله ی مدل لانگمویر برای این جاذب 1/5 میلی گرم بر گرم تعیین شد. مدل سینتیکی شبه رده دوم بهترین برازش را بر داده های جذب سطحی وابسته به زمان داشت. منحنی های سینتیکی جذب کادمیم از دو فاز مشخص تشکیل شده اند. یک فاز اولیه که جذب کادمیم توسط جاذب سریع بود و متعاقب آن فاز ثانویه که واکنش به حالت تعادل نزدیک شد. نتایج گونه بندی شبیه سازی شده به وسیله برنامه Visual Minteq نشان داد که گونه Cd+2 در محدوده 5/8-2=pH، گونه اصلی کادمیم در محلول است و در دامنه pH، 9-8 و غلظت گونه هیدرولیزی +Cd(OH) نیز افزایش می یابد. طیف مادون قرمز پوست میگو قبل و بعد از جذب کادمیم نشان داد که اتم های N گروه های عامل آمین در پوست میگو نقش عمده ای در جذب این عنصر داشتند.
    نتیجه گیری
    به طور کلی، با توجه به داده های به دست آمده از این پژوهش، پوست میگو یک جاذب موثر برای کادمیم می باشد و می تواند در پالایش محیط های آبی آلوده به کادمیم مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: کادمیم، فلزهای سنگین، جاذب زیستی، آلودگی، پالایش
  • مسلم ثروتی * صفحات 271-284
    سابقه و هدف
    ارزیابی تناسب اراضی جهت حفاظت خاک امری اجتناب ناپذیراست. انتخاب یک روش مناسب نیز با توجه به محدودیت های روش فائو به عنوان روش مرسوم ارزیابی اراضی ضروری به نظر می رسد. در این راستا روش های چندمعیاره ازجمله الکتره ترای به دلیل دخالت دادن نظرات کارشناسی، در نظرگیری وزن ویژگی های موثر در تناسب می تواند مفید باشد.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش روش ریشه دوم و روش الکتره ترای برای ارزیابی تناسب بخشی از اراضی شهرستان چالدران به مساحت تقریبی 5000 هکتار در حدفاصل ′19 °44 تا ′23 °44 طول شرقی و ′01 °39 تا ′08 °39 عرض شمالی برای کشت سیب زمینی استفاده شدند. برای نیل به اهداف در مجموع تعداد 60 خاکرخ حفر، تشریح و نمونه برداری گردید و پس از تجزیه خاک، ویژگی های شیب، سیل گیری، زهکشی، بافت خاک، ذرات درشت تر از شن، آهک، گچ، هدایت الکتریکی، درصد سدیم تبادلی و اقلیم منطقه با اعمال ضرایب وزنی در خاکرخ های مختلف استخراج گردید. وزن های معیارها با استفاده از روش ماتریس مقایسه زوجی و مقادیر مرز بین کلاس ها و نقاط مرزی در روش الکتره ترای با استفاده از جدول نیازمندی ها و داده های مربوط به ویژگی های خاک و اراضی تعیین شدند. پتانسیل تولید اراضی نیز با هر دو روش از ضرب شاخص های خاک در تولید پتانسیل حاصل گردید و با استفاده از آماره های مختلف مقایسه شدند.
    یافته ها
    رده بندی خاک ها براساس کلید رده بندی 2014، آلفی سول، اینسپتی سول و انتی سول است. مقایسه میانگین مقادیر ویژگی های خاک و اراضی بین کلاس های تناسب تفکیک شده در روش الکتره ترای با آزمون دانکن اختلاف معنی دار را نشان داد و این نشان دهنده دقت این روش در تفکیک کلاس های تناسب اراضی است. پتانسیل تولید سیب زمینی در منطقه چالدران با روش های ریشه دوم و الکتره ترای به ترتیب 9330 تا 30200 و 10140 تا 32350 تخمین زده شد. روش الکتره ترای ازنظر آماره های ضریب تبیین (87/0) و جذر میانگین مربعات خطا (6/197) دقت بیشتری نسبت به روش پارامتریک با ضریب تبیین (79/0) و جذر میانگین مربعات خطا (241/2) دارد. همچنین معیار میانگین هندسی نسبت خطا (GMER) نیز نشان دهنده کم برآوردی هر دو روش ارزیابی بود. از طرفی دقت بالای این روش ترکیبی به تعیین حدود مناسب انتقالی ، مقادیر مناسب آستانه ها و وزن های ویژگی ها و کاربرد رابطه-های فازی در فرآیند محاسبات بستگی دارد.
    نتیجه گیری
    براساس نتایج به دست آمده، به نظر می رسد که روش الکتره ترای، از طریق ترکیب با نظرات کارشناسی می تواند بهتر به مسئله تناسب اراضی کشاورزی برای تیپ بهره وری خاص بپردازد. همچنین صرفه جویی در زمان فرآیند ارزیابی تناسب اراضی برای زراعت سیب زمینی قابل توجه بود. انطباق نتایج به دست آمده نیز با تولید واقعی تاییدکننده اثربخشی سامانه می باشد.
    کلیدواژگان: پارامتریک، پتانسیل تولید، تولید واقعی، روش چند معیاره
  • قربان مهتابی، سمانه کریمی، مژده محمدیون صفحات 285-296
    سابقه و هدف
    یکی از روش های مرسوم در تخلیه رسوب مخازن سدها، رسوب شویی تجت فشار می باشد. در این روش رسوباتی که در مخزن ته نشین شده اند، به وسیله دریچه تحتانی سد و تحت فشار آب از مخزن تخلیه می شوند. برای افزایش عملکرد رسوب شویی تحت فشار، تلاش می شود سطح آب مخزن تا ارتفاع حداقل بهره برداری پایین آورده شود. همچنین در تحقیقات پیشین، عملکرد روش های هیدورلیکی و سازه ای مختلفی در جهت افزایش رسوب شویی تحت فشار ارزیابی شده است. همواره محققین تلاش کرده اند با شناخت فرایند رسوب شویی مخزن و پارامترهای موثر بر آن، راه کارهای اجرایی موثری که بتواند عملکرد رسوب شویی را افزایش دهد، پیشنهاد نمایند. هدف این تحقیق مطالعه آزمایشگاهی تاثیر تعداد ردیف، ارتفاع و آرایش صفحات مستغرق در تشدید رسوب شویی مخزن می باشد.
    مواد و روش ها
    برای انجام آزمایش های این تحقیق، از یک مدل فیزیکی شامل مخزن رسوب، حوضچه ته نشینی رسوبات و مخزن تامین آب استفاده گردید. در این تحقیق، صفحات با دو ارتفاع HV/D>1 و HV/D<1؛ (Hvارتفاع صفحات و D قطر دریچه) و تعداد ردیف مختلف (یک، دو و سه ردیف) در مقابل تخلیه کننده تحتانی نصب شدند. در آزمایش ها علاوه بر آرایش موازی، عملکرد رسوب شویی نوع جدیدی از آرایش صفحات تحت عنوان آرایش شعاعی در سه عمق مختلف آب مخزن (سانتی متر 40 ، 30 ، 20= HW ) بررسی گردید. رسوبات بستر از جنس ماسه شسته شده با قطر متوسط 0/51 میلی متر بودند. آزمایش ها با دبی ثابت 2 لیتر برثانیه به مدت یک ساعت انجام می گرفت و در انتهای هر آزمایش رسوبات تخلیه شده توزین می شدند.
    یافته ها
    نتایج نشان داد، در آرایش موازی با کاهش تعداد ردیف صفحات، موازی عملکرد رسوب شویی افزایش یافت به طوری که صفحات یک ردیفه (دوتایی) با با ارتفاع نسبی 0/5 و 2=HV/D به ترتیب با 173 و 231 درصد افزایش نسبت به مدل شاهد، دارای بهترین عملکرد رسوب شویی بودند. همچنین صفحات موازی با ارتفاع نسبی 2=HV/D نسبت به صفحات با ارتفاع نسبی 0/5=HV/D عملکرد رسوب شویی بهتری داشتند. آرایش شعاعی صفحات، عملکرد رسوب شویی مخزن را به طور موثری افزایش داد؛ به طوری که رسوب شویی در صفحات با ارتفاع 2/5 و 10 سانتی متری نسبت به مدل شاهد به ترتیب در حدود 11/33 و 4/1 برابر افزایش یافت. در آرایش شعاعی صفحات با ارتفاع نسبی 2=HV/D، به علت تمرکز جریان ورودی دریچه در پشت صفحات جانبی، عملکرد رسوب شویی این صفحات نسبت به صفحات با ارتفاع نسبی 0/5=HV/D کمتر بود.
    نتیجه گیری
    آرایش شعاعی صفحات مستغرق توانست رسوب شویی را تشدید نماید (خصوصا با افزایش عمق آب مخزن). این شرایط یک مزیت نسبی برای اجرای رسوب شویی است، یعنی این عملیات در حالت مخزن پر راندمان بالایی داشته و نیازی به پایین آوردن سطح آب مخزن نیست.
    کلیدواژگان: آرایش شعاعی، ارتفاع، تعداد ردیف، صفحات مستغرق، رسوب شویی
  • جواد احدیان*، امین ورشوساز صفحات 297-308
    سابقه و هدف
    پرش هیدرولیکی یکی از مهمترین پدیده های متغیر سریع در استهلاک انرژی جریان های پر سرعت می باشد که در فاصله کوتاه رژیم جریان را از فوق بحرانی به زیر بحرانی تبدیل می کند و منجر به کاهش انرژی جنبشی و افزایش عمق می شود. هدف از این تحقیق بررسی خصوصیات پرش هیدرولیکی در قالب مطالعه آزمایشگاهی بر روی بسترصاف و همراه با موانع شناور متصل به کف با طول های مهاری مختلف بوده است که درنهایت به مقایسه نتایج به دست آمده از این پژوهش با سایر پژوهش ها پرداخته شد.
    مواد و روش ها
    آزمایش ها در یک کانال با دیواره شفاف و به طول 8 متر و عرض و ارتفاع به ترتیب 35 و40 سانتی متر انجام شد. به منظور ایجاد پرش هیدرولیکی دیواره کانال در بخش ابتدایی به 80 سانتی متر افزایش داده شد و یک سرریز با زاویه 30 درجه و ارتفاع 40 سانتی متر نصب شد. در ادامه برای مدل سازی موانع شناور، قطر کاربردی موانع به صورت ثابت برابر با 4 سانتی متر در نظر گرفته شد. برای تفسیر و تحلیل هر یک از پارامتر های موثر آنالیز ابعادی با استفاده از تئوری پی باکینگهام انجام گرفت و در مجموع 30 آزمایش با متغیر های طول مهار و عدد فرود که شامل 5 طول مهار 0 ، 5/1 ، 5/2 ،5/3 ، 5/4 سانتی متر و محدوده اعداد فرود 1/5 تا 3/8 انجام شد.
    یافته ها
    بر اساس تحلیل های انجام شده یکی از نتایج مهم در تحقیق حاضر این است که انعطاف پذیری و نوسان در موانع کاربردی به عنوان مستهلک کننده ی پرش هیدرولیکی، باعث افزایش افت انرژی مازاد می گردد. این در حالی است که با افزایش طول های مهاری موانع، بخش بیشتری از مومنتم جریان ورودی جذب موانع می شود. که البته این موضوع برای محدوده ی اعداد فرود 1/5الی 5/7 اثر بیشتری دارد.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان داد که افت انرژی با استفاده از موانع به طور متوسط حدود 69 درصد بوده که تقریبا 2/10 درصد نسبت به بستر صاف افزایش یافته است. طول پرش هیدرولیکی و عمق ثانویه نسبی به ترتیب به طور متوسط 36 و 5/19 درصد نسبت به حوضچه ی کلاسیک کاهش یافتند. مشاهدات بیانگر آن است که طول مهار بر روی خصوصیات پرش هیدرولیکی تاثیر گذار است به طوری که در اثر تغییر طول مهار در بازه اعداد فرود 1/5 تا 3/8 مقادیر طول پرش هیدرولیکی و عمق ثانویه نسبی به ترتیب حداکثر تا 1/19 و2/15درصد اختلاف در نتایج نشان می دهند و میزان اختلاف افت انرژی بین طول مهار 5/4 سانتی مترو طول مهار صفر حداکثر 6/10درصد به صورت افزایشی بوده است.
    کلیدواژگان: پرش هیدرولیکی، موانع انعطاف پذبر، شناوری موانع، طول مهار، حوضچه آرامش
  • پریسا کهخا مقدم * صفحات 309-317
    سابقه و هدف
    تبخیر- تعرق (ET) مهمترین پارامتر در مطالعات اقلیمی و هیدرولوژیکی همچنین در مدیریت و برنامه ریزی آبیاری می-باشد. برآورد تبخیر- تعرق مرجع (ETo) به روشی ساده، مورد توجه زیادی، به خصوص در کشورهای توسعه یافته، که در آن اطلاعات هواشناسی مورد نیاز برای روش استاندارد پنمن- مونتیث فائو (PMF-56) تاقص و یا در دسترس نمی باشد، قرار گرقته است. لذا هدف این تحقیق، ارزیابی و مقایسه 30 روش مختلف برآورد تبخیر- تعرق مرجع با توجه به روش استاندارد پنمن- مونتیث فائو و تعیین بهترین معادله برآورد تبخیر- تعرق مرجع از میان روش های ساده تجربی، به عنوان جایگزین مناسب برای روش پنمن- مونتیث فائو، در اقلیم گرم و خشک شهرستان و ایستگاه زاهدان می باشد.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش 30 روش معمول برای برآورد تبخیر- تعرق شامل چهار گروه 1- روش های بر پایه ضریب تشت، 2- روش های بر پایه دما، 3- روش های بر پایه تشعشع، و 4- روش های بر پایه انتقال جرم، در مقایسه با روش PMF-56، برای برآورد ETo مورد بررسی قرار گرفتند و سپس بهترین و ضعیف ترین روش در هر گروه برای ایستگاه زاهدان با اقلیم گرم و خشک، انتخاب شدند. روش های مورد بررسی در این پژوهش عبارتند از: کوینکا، آلن و پروت، اشنایدر، اشنایدر اصلاح شده، پریرا، اورنگ، راگووانشی و والندر، فائو 56 (روش های بر پایه تشت)، اس کندل، 4 مدل ارائه شده از معادله هارگریوز توسط دروگرس و آلن و تراجکوویک، بلانی- کریدل (روش های بر پایه دما)، مک کینک، تورک، جنسن- هیز، پریستلی- تیلور و تابشی فائو 24 (روش های بر پایه تشعشع)، دالتون، ترابرت، مایر، راور، پنمن، آلبرت، روماننکو، بروکمپ و ونر، WMO و ماهرینگر (روش های بر پایه انتقال جرم).
    یافته ها
    در ابتدا، مقادیر میانگین ماهانه ETo (با استفاده از 30 مدل ارائه شده) تعیین و سپس کارایی آنها در مقایسه با ETo محاسبه شده با روش PMF-56، در هر گروه مورد ارزیابی قرار گرفت. ETo محاسبه شده از معادله اشنایدر (R2=0.85، NRMSE=0.08، PE=8.30)، هارگریوز- 4 (R2=0.93، NRMSE=0.04، PE=8.33)، تورک (R2=0.96، NRMSE=0.03، PE=6.52) و دالتون (R2=0.81، NRMSE=0.18 PE=12.89) به ترتیب از روش های بر پایه ضریب تشت، بر پایه دما، بر پایه تشعشع و بر پایه انتقال جرم، با کمترین درصد خطا از هر گروه، بهترین برآورد را نسبت به روش PMF-56 نشان دادند.
    نتیجه گیری
    به طور کلی، نتایج این پژوهش حاکی از این می باشد که روش های بر پایه انتقال جرم از نظر آماری ضعیف ترین عملکرد را نسبت به سایر روش ها در مقایسه با روش استاندارد نشان دادند؛ اما مدل های دمایی و تشعشعی مانند مدل تورک، جنسن- هیز، هارگریوز-4 و بلانی- کریدل می توانند جایگزین مناسبی برای روش ترکیبی نسبتا پیچیده پنمن- مونتیث فائو، برای اقلیم گرم و خشک شهرستان زاهدان باشند. با توجه به در دسترس نبودن اطلاعات کامل هواشناسی برای برآورد ETo با استفاده از مدل ترکیبی PMF-56 در بسیاری از مناطق جهان به ویژه در کشورهای در حال توسعه و همچنین نقاط مختلف کشور ایران، نتایج این پژوهش می تواند برای انتخاب روش ساده محاسبه ETo به عنوان جایگزینی برای روش استاندارد در شرایط اقلیمی گرم و خشک مناسب باشد.
    کلیدواژگان: پنمن- مونتیث فائو، تورک، هارگریوز- سامانی، زاهدان
  • حمیدرضا فولادمند*، پروانه گلکار صفحات 319-326
    سابقه و هدف
    منحنی مشخصه آب خاک نشان دهنده رابطه بین رطوبت و مکش ماتریک آب خاک است و در طرح های آبیاری و زهکشی و مسایل مربوط به حرکت غیر اشباع آب در خاک کاربرد فراوان دارد. اندازه گیری مستقیم این منحنی وقت گیر و پرهزینه است، از این رو تحقیقات زیادی برای تخمین آن به طور غیر مستقیم انجام شده است که از جمله آن ها می توان به توابع انتقالی اشاره نمود. با استفاده از توابع انتقالی منحنی مشخصه به وسیله پارامترهای زودیافت خاک (مانند مقادیر رس، سیلت و شن خاک، چگالی ظاهری و ماده آلی خاک) که اندازه گیری آن ها ساده تر و متداول تر است، قابل تخمین است. از مهم ترین خصوصیات هیدرولیکی خاک می توان به منحنی مشخصه آب خاک اشاره نمود که بیانگر رابطه بین مکش ماتریک و رطوبت خاک است. اندازه گیری مستقیم این مدل وقت گیر و پرهزینه است. بنابراین به جای اندازه گیری می توان این منحنی را از اطلاعات ساده تر خاک تخمین زد. از طرف دیگر تاکنون مدل های بسیاری برای برازش بر داده های اندازه گیری شده این منحنی ارائه شده است. اما به ندرت توانایی برازش این مدل ها در خاک های مختلف بررسی شده است.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق از 30 نمونه خاک سطحی (عمق صفر تا 30 سانتیمتری) مناطق مختلف استان فارس با تنوع بافتی مناسب استفاده شد. خاک ها به سه گروه بافتی ریز، متوسط و درشت تقسیم شدند. سپس 10 مدل گاردنر، بروکس و کوری، کمپبل، ونگنوختن، تانی، بولتزمن، فرمی، فردلانگ و زینگ، گرانولت و گرانت و دکستر و همکاران بر داده های اندازه گیری شده منحنی مشخصه آب خاک برازش داده شدند و مناسب ترین مدل در هر گروه بافتی تعیین گردید. برای ارزیابی مدل های مختلف برازش منحنی مشخصه بر داده های اندازه گیری شده از ترکیب فرمول های آماری و همبستگی خطی استفاده شد و مقدار میانیگن مربع انحراف (MSD) محاسبه گردید.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که برازش مدل های مختلف در خاک های با بافت متوسط مناسب تر از بافت های ریز و درشت می باشد. همچنین در بافت ریز مدل های بروکس و کوری، کمپبل، ونگنوختن، فردلانگ و زینگ، گرانولت و گرانت و دکستر و همکاران، در بافت متوسط مدل های گاردنر، گرانولت و گرانت و دکستر و همکاران و در بافت درشت مدل های گاردنر، ونگنوختن، گرانولت و گرانت و دکستر و همکاران مناسب تر می باشند. در مجموع نیز با توجه به مقادیر MSD مدل دکستر و همکاران بهترین مدل برازش یافته بر داده های اندازه گیری شده تعیین گردید. همچنین نتایج نشان داد که مدل معروف ونگنوختن نیز برای برازش بر داده ها مناسب می باشد. در مقابل مدل های تانی، بولتزمن و فرمی برای برازش بر داده های اندازه گیری شده مناسب نبودند.
    نتیجه گیری
    نتیجه گیری کلی این تحقیق نشان داد که مدل دکستر و همکاران در سه گروه بافتی ریز، متوسط و درشت مناسب ترین مدل برازش بر داده های اندازه گیری شده منحنی مشخصه در 30 نمونه خاک استان فارس می باشد. مشابه چنین نتیجه ای برای خاک های استان گیلان نیز گزارش شده است.
    کلیدواژگان: منحنی مشخصه آب خاک، برازش، استان فارس، مدل دکستر و همکاران
|
  • Tahereh Mansouri *, Ahmad Golchin Pages 1-34
    Background And Objectives
    Arsenic is one of the metalloid which has recently attract attention. Long-term exposure to As can lead to skin, bladder, lung, and prostate cancer. The presence of As in soil and water causes its transfer to the different parts of plants. So far the effects of hematite nanoparticles (α-Fe2O3) on the concentration of As in plants grown in contaminated soils have not been evaluated, therefore this study was conducted to evaluate the effects of hematite nanoparticles on the concentrations of As, P, Fe, Zn and Mn of corn plant growth in contaminated soils.
    Materials and Methods For this purpose a factorial experiment was conducted using a completely randomized design and three replications. The experimental factors were the application rates of hematite nanoparticles (0, 0.05, 0.1 and 0.2%) and levels of soil As (0, 6, 12, 24, 48, and 96 mg/kg). Soil samples artificially contaminated by different levels of As using Na2HAsO4.7H2O salt and incubated for 5 month. Hematite nanoparticles were synthesized from iron nitrate, and their properties were investigated by XRD, SEM and TEM techniques. At the end of incubation time, the hematite nanoparticles were added to the As contaminated and control soils and after 1 month the concentrations of available As in the samples were measured, then planted to corn. After 75 days of sowing, plants were harvested the dry weights of aerial parts and roots, concentrations of As, P, Fe, Zn and Mn of these parts were measured.
    Results and Discussion The results showed that the concentration of soil available arsenic and arsenic concentrations of root and aerial parts increased as the concentration of soil total arsenic increased. As accumulated in the roots more than the aerial parts. Contamination of soil by As increased the concentrations of P and Mn and decreased those of Fe and Zn in corn root. The concentrations of P, Fe and Zn in the aerial parts of corn decreased and that of Mn increased as a result of As application. As reduced P translocation from the roots to the aerial parts of corn plants. The application of hematite nanoparticles significantly decreased the concentrations of arsenic in soil and in root and aerial parts of corn. The application of hematite nanoparticles increased the dry weight of root by increasing the root concentrations of Fe and Zn and decreasing the accumulation of As, P and Mn in the plant root. It also increased the dry weight of aerial parts as a result of increased concentrations of P, Fe and Zn and reduced accumulation of As and Mn. Those, but they decreased the concentrations of P, Fe, Zn, Mn and dry weight of root and aerial parts of plants grown in uncontaminated soils. The application rate of 0.2% hematite nanoparticles gave the maximum effect. The reductions in the concentrations of root and aerial parts arsenic at the application rate of 0.2% of the hematite nanoparticles were 54.64 and 40.20 percent respectively for the soils with total As of 96 mg As/kg.
    Conclusions As at the concentrations of less than 12 mg/kg increased root and aerial parts growth and dry weights but at the concentrations higher than 12 mg/kg, by creating toxic effects and disrupting the balance of nutrients, reduced the growth and dry weights of root and aerial parts of corn plant. These results suggest that hematite nanoparticles can be use for remediation of arsenic contaminated soils on the condition that further research is carried out on their environmental effects.
    Keywords: Arsenic, Corn, Hematite nanoparticles, Nutrient
  • Hadi Memarian Khalil Abad, Mohammad Yousefi, Amirhosein Aghakhani Afshar* Pages 35-59
    Background And Objectives
    The increasing flooding trend in recent years suggests that most of the country's regions are vulnerable to invasions of periodic and destructive floods. In this aspect, many cities, villages, industrial and agricultural facilities and residential areas are prone to flood occurrence, as well. Therefore, the basic identification of flood process within the catchment area is one of the most important measures in flood control and the mitigation of damages. The main objective of this research is to investigate and identify the flood areas and the effect of watershed management on flood peak discharge in the outlet of the Bar watershed, Neyshabour, located in Razavi Khorasan province.
    Material and
    Methods
    For this purpose, the basin was divided into 20 subbasins and the physical properties of the whole basin and subbasins were determined using the geographical information system oodand in a digital format. Then, by using the HEC-HMS hydrologic model, the corresponding flow discharges were calculated for each subbasin. Then, by successively deleting subbasins at each model runtime, i.e. Single Successive Subwatershed Elimination method (SSSE), the whole basin water discharge was calculated after the flood routing in the main streams without the subbasin by using the kinematic wave routing approach, Thus the effect/share of each subbasin in the production of flood is identified. Also, the flood discharge of the basin was calculated in the basin area unit and the flood index (f) was the basis for the priority of the basin.
    Results
    In calibration process, two parameters of curve number and manning coefficient were selected as the most effective parameters on flood discharge. The high Nash-Sutcliffe coefficient in flood events showed that calibration of the model in the watershed basin was appropriately done. The results showed that the subbasin B1 (in the northern part of the watershed) in the return periods of 50 and 100 years had the hieghst peak discharge of 38.9 and 44.1 cubic meters per second at the outlet of the subbasin, and the subbasins B11, B13 and B19 (in the western parts of the watershed) showed the minimum peak discharge. Also, according to the index (f), in flood plains with return periods of 50 and 100 years, the subbasins B4 and B3 (in the northern half of the watershed) ranked first and second, respectively and the subbasins B6, B11, B12, B13, B14 and B19 (in the southern part of the watershed and in the eastern and western parts of the watershed) showed the lowest priority in terms of their participation in basin flood. In subbasin B1, the highest level of peak discharge has been observed in the highest level of biological operations, ranging from 41.27 to 44.73 percent. On the other hand, the results showed that the higher the proportion of the biological activity to the subbasin area, the more obvious the role of these projects in reducing peak discharge. According to the study, the role of structural activities in reducing the flood peak is lower than biological activities, and increasing the number of structures along the river route will reduce the peak peak area of the subbasin.
    Conclusion
    By investigating the effect of biological activities and the construction of gabion check dams on the flood discharges, it can be said that the role of biological activities in reducing peak flow and flood volume is much more effective than structural activities (construction of gabion). Therefore, the CN factor is an effective and controllable factor for flood discharge of the basin, on reducing peak flow.
    Keywords: Flood, HEC-HMS, Kinematic wave routing, Peak discharge, Watershed management practices
  • Seyed Abdolhossein Arami, Majid Ownegh*, Ali Mohammadian Behbahani, Mehri Akbari, Alireza Zarasvandi Pages 61-83
    Background And Objectives
    The occurrence of dust storms as a global threat poses annually a lot of financial and human losses to the country. Hence, according to the topographic-climatic conditions and the significant increment in the dust storm occurrence frequency, investigation and survey to mitigate the harmful effects is inevitable.
    Materials And Methods
    In this research, dust storms were evaluated based on the spatio-temporal frequency of 25 synoptic meteorological stations in western and southwestern Iran during the statistical period of 22 years (1995-2016). Daily Data were analyzed using eight observation points in the form of special codes using statistical methods. The average dust accumulation in the cluster and average monthly, annual, warm and cold periods was calculated and plotted using R software for all stations.
    Results
    The results of the annual survey of dusty phenomenon indicated that Abadan station had the highest number of days in the whole region with the average frequency of 16 days in year. Bostan, Sarpol-E-Zahab and Ahwaz are the most frequent. 63.02% of the outsider dust storms events which distributed from 9:30 to 18:30 local time. 83.47% of the local dust storms events at 3:30 local time, the highest frequency of dust storms in June and July is the lowest in November and December. Also, the percentage of local and outsider dust storms frequency during the statistical period showed that 74.94% of the dust storm days were outsider sources and 25.06% of the local sources. The average frequency of dust storm in the under studied area is 36 days in warm and cold period of the year recpectively. In all studied stations, most of the dusty days were related to the warm period.
    Conclusion
    Whatever the disturbance of a dust wave originates from its original source, its intensity decreases. Therefore, it can say that the primary sources of dust phenomena majority of the under studied area, are such as Iraq, Saudi Arabia, Syria, and North Africa deserts. Investegition of spatial pattern showed Dust storms were increased from the north to the south. While along west towards the east, it is in the Quadratic polynomial form. As a result, dust storm occurrence frequency increased from west to the east, and then it decreas towards the east. Zagros Mountains positioning, which run northwest-southeast through western Iran prevents dust storms from entering those area like a dam. Also the offset of this phenomenon is more time-consuming compare to other regions.
    Keywords: Dust Storm, Geostatistic, Spatio-temporal Analysis, Iran
  • Rahim Kazemi *, Jahangir Porhemmat Pages 85-105
    Background And Objectives
    Improvement and development of forecasts in ungaged catchments needs to understand the interaction between the catchments parameters and hydrological response of catchments in different climates. Flow duration curve is one of the best methods for showing the hydrological response of basins and have different application in the fields of hydrology and related sciences. The shape of flow duration curve also reflected the impact of climatic, geologic and physiographic parameters on river flow and is hydrological response of catchment. In the past decade, several studies have been done on the impact of geometric and hydrological parameters of basins on the shape of flow duration curve. Most of these studies are empirical and classified in graphical and statistical methods. Graphical method, focus on o the effect of physiographic and climatic characteristics on the shape of flow duration curve. Statistical methods on statistical distribution and correlation of the physical characteristics of the catchments are concentrated. Factor analysis of parameters affecting the flow duration curve lead to accurate modeling and interpretation of catchments hydrology. The aim of this study was to determine the most important hydro-climatic and geometric factors affecting on the shape of flow duration curve and investigation of relation between them in the different climates.
    Materials And Methods
    In this study, for factor analysis of effective parameter on the shape of flow duration curve, climate maps were prepared and intersect with the layer of fourth-order watersheds, and watersheds located in every climate were selected. Then at least 30 hydrometric stations with appropriate data and common period (1976-2001) in each climate zone were selected. Then 10 geometric and hydrological parameters affecting the flow duration curve including: average height, area of the watersheds, Gravelius coefficient, slope, main river length and hydro climatologically parameters including: annual rain fall, base flow index, curve number, permeability and the number of rainy days, were calculated for each basin. Flow duration curves plotted using daily flow data and the slope between Q33 to Q66 was computed as an indicator of the shape of flow duration curve, using coding in MATLAB programming environment. Factor analysis was performed and effective factors on the shape of curve were identified. The regression between the flow duration curve index and selected factors in different climate zones were extracted and analyzed.
    Results
    The results showed that the parameters of first factor including: curve number, base flow index, recession index and the number of rainy days in all climatic zones were common except dry climate zone. Curve Number in all the climate zones has the highest weight of influence. The Weight influence of geometric parameters in all areas was higher than hydrological parameter, except in very humid zone. Parameters selected for factor analysis in the humid zone were found the highest variance explained with 88 percent and the lowest in the Mediterranean zone with 72 percent. Normally distributed errors, the coefficient of determination more than 0.90 and the coefficient of Durbin Watson between (1.5-2.5) reflects the confidence on the regression equations to estimate the slope of flow duration curve in untagged catchments in different climatic zones.
    Conclusion
    Overall Conclusions of factor analysis in different climatic zones became clear that some of the parameters classified in the first class including: curve number, Base flow index, and number of rainy days were common in all climatic zones. With the one exception that in dry zone the number of rainy days placed in a second class. The factor of curve number in all climate zones has more effective than other parameters.
    Keywords: flow duration curve shape Index, climatic zones, geometric parameters, hydrologic parameters
  • Tanaz Sadat Farahnakian, Ramtin Moeini *, Sayed Farhad Mousavi Pages 107-125
    Background And Objectives
    Nowadays, water scarcity is a major challenge for our country, Iran. Therefore, storage and optimal operation of limited resources, including water stored in dam's reservoirs, is one of the issues of interest for researchers in the field of water resources. In this paper,optimization of single-reservoir operation problem is solved by using one of the newest heuristic algorithms, named charged system search algorithm. Generally, this algorithm is based onthe electrostatics laws to determine the quantity of resultant force. At the first time, Kaveh and Talataheri (2010) proposed this algorithm and examined its capabilities for solving engineering problems and sample functions. The results showed that the algorithm has a good performance. Therefore, its use for solving engineering optimization problems is recommended. However, a review of literature shows that the use of this algorithm is very limited in the field of water resource engineering.
    Materials And Methods
    In this paper, the simple and hydropower operation of Dez reservoir, over 5 and 20 yearly operation time period are solved using the proposed algorithm. In order to solve these problems, two different formulations are proposed considering water release or storage volume as decision variables of the problem in the first and second formulation, respectively, and the results are compared to other available methods.
    Results
    Comparison of the results shows the capability of the proposed algorithm, in which the results of first formulation are better than the second one’s. In other words, the results of first formulation for solving simple operation problem over 5 and 20 years are reduced 11.29% and 16.69% in comparison with the results of second formulation and also using first formulation for solving hydropower problem the results are improved 20.06% and 37.66%. Furthermore, the results of proposed algorithm for solving simple operation problem over 5 and 20 years are reduced 33.64% and 74.97% in comparison with the results of particle swarm optimization and also using proposed algorithm for solving hydropower problem the results are improved 6.53% and 41.48%. In addition, the results of proposed algorithm for solving simple operation problem over 5 and 20 years are reduced 7.79% and 35.59% in comparison with the results of genetic algorithm and also using proposed algorithm for solving hydropower problem the results are improved 11.32% and 67.43%.
    Conclusion
    Investigating these results with the results obtained using other existing algorithms indicates a better performance of charged system search algorithm for solving the reservoir operation optimization problem. According to these results, the use of this algorithm is recommended for solving other problems in the field of water engineering.
    Keywords: Charged system search algorithm, Optimal operation, single-reservoir system, Dez reservoir
  • Hadi Rezaei Barandagh, Farzin Salmasi, Farzaneh Sahebi * Pages 127-145
    Background And Objectives
    for sustainable development, water recourses quality control has special importance. In this way, recognizing the stratification of reservoirs is very important. Also surveying water quality in the case for salinity of surface water resources of dams that figures as the main resource of drinking water of a country is one of the challenges of water resources management. For studying the stratification in reservoirs, turbulence dynamic and internal flows must be analyzed in reservoir. Because of many phenomenons that effect on stratification, studying this phenomenon is possible just with the using of dynamic models. In this way using numerical models beside yield measurements are unavoidable.
    Materials And Methods
    Because of the the Taham dam's water usage as for drinking water of Zanjan city, so studying the water quality of has more importance, so in this research for studying the status of the water quality of taham dam, modeling of temperature and TDS (Total dissolved solids) with CE-QUAL-W2 software in one year period from (December 21, 2011) until (December 20, 2012) was done. The value of observed temperature and TDS were compared with modeled data. With the results of modeled data, variation trend of said parameters and the stratification phenomena in taham dam was studied.
    Results
    In this research, the value of the observed temperature and salinity were in good agreement with modeled data. The results showed that the stratification phenomena happens in reservoir and lasts 8 months in the year. This phenomena begins at the end of March and improves in August and September (with 20 degrees difference between temperature of upper and lower water layers). Turbulence is also seen from January until March. In fall, because of decreasing the difference between temperature of upper and lower water layers, stratification in the reservoir is decreased and in winter it disappears. Results also shows the salinity stratification happens simultaneous with temperature stratification in the reservoir.
    Conclusion
    From the view point of stratification, Taham dam is in the case of Thermal Monomictic reservoirs. In fall and summer seasons, the value of salinity for all of depths of dam is a constant value. This process is continued until May and after this time because of beginning the stratification phenomenon the difference between layers in depth increase and at summer the difference become maximum.
    Keywords: Dynamic Models, Salinity, Thermal Monomictic
  • Morteza Bakhtiyari * Pages 147-164
    Background And Objectives
    Rivers are source of any civilization formation and also any societies. As a result of many factors like human interferences, earthquake, flood and sand removing from river margins the dynamic balance of rivers changes. The consequences of these undesired phenomena's are erosion of river banks and lateral migration. On the other hand, these derbies could fill dam reservoirs. Decreasing useful life of dams and also producing operation difficulties are other two side effects of erosion. Hence bank erosion and lateral migration creates a lot of economic and social problems. Noticing above mentioned notes we conclude that investigation about hydraulic of rivers and also understanding dike hydraulic and characteristics is necessary and important. One of the common and simplest method of coastal protection is using spur dike that are useful structure to improve the flow pattern and used for control and reduce the coastal erosion of rivers.
    Bandal like structure is new type of spur dike that is compound from a submersible and no submersible spur dike.
    Materials And Methods
    In this research we focus on Bandal-like dikes. Explicitly we investigate the effect of dike submersion on erosion and sediment formation around a 90 degree mild bend. Experimental tests are performed under various hydraulic characteristics. Three types of dike are provided. Heights of dike are 6.5,8.5 and 12 centimeters and the width of dike is 20 percent of flood width. Also three discharge 25,27,30 and 33 liters per second for two type (submersible and no submersible) of spur dikes were tested. In this study used a 90 degree bend flume with 0.7m width
    Results
    The result of this study show that the maximum of scouring rate, occur for submersible theme test and the minimum is for Bandal – like with 12cm height. Also the result show that depth of scouring with Bandal like spur is reduce than no submersible theme structure and with increased the height of structure depth of scouring will be reducing. The result show that with increased the discharge, the Thalweg divert to middle of canal.
    Conclusion
    The results of this study can be summarized as: 1) The maximum of scouring is for theme submersible test.
    2) The minimum of scouring is for Bandal like with 12cm height.
    3) Between Bandal like spurs, the maximum of scouring is for structure with 6.5 cm height.
    4) Increasing the height of structure reduce the depth of scouring.
    Keywords: improve flow pattern, bed elevation changes, 90 degree bend, Bandal like spur dike
  • Khalil Ghorbani * Pages 165-182
    Background And Objective
    Groundwater as one of valuable water resources has always been of interest to researchers. Preparing an interpolated water level zoning map is one of fields that is can be acquired via best interpolation methods among different available methods. The Kriging method, based on semivariogram analysis, is one of traditional geostatistical methods. Interpolation precision is depended on the suitable selection of variogram. Empirical Bayesian Kriging (EBK) method is developed to estimated semivariogram parameters during simulation process. The objective of this study is investigation of EBK to increase the precision of groundwater level interpolation zoning and its results compare to other deterministic interpolation method including inverse distance weighted, radial basis function and local and global polynomial functions.
    Material and
    Methods
    This study is based on annual mean groundwater level of 57 deep well in Ghareh-Sou aquifer located in Golestan province during 2005-2016 period. Different deterministic and geostatistical interpolation methods evaluated using cross validation technique to groundwater level zoning. The best semivariogram selected for Kriging and EBK methods and finally the model with minimum error is determined and its map is drawn.
    Findings: The results of cross validation in study area showed better results for degree two local polynomial methods among deterministic method even it had less error in comparison with Kriging method. The EBK methods, with simulation of fitness of suitable variogram on groundwater level data, led to decrease in Kriging error (23 to 16 meter) and had close precision to local polynomial method.
    Conclusion
    Although the error of prepared maps based on EBK and local polynomial methods have not significant differences, but there are considerable discrepancies between these maps. The EBK basis map show smoother spectrum of groundwater level changes and the drawn pattern is proportionate with general slope of study area.
    Keywords: Empirical Bayesian Kriging, Groundwater, Golestan, Geo-Statistics, Interpolation
  • Zahra Aghashariatmadari *, Mahdi Helmijadid Pages 183-197
    Background and objectives Plant cover as a major element of natural ecosystems has high influence from climatic indices. In this regard many models and indices were produced with the aim of clarifying the relationship between climate and plant cover. The air temperature variations have a major role in management of plant cover distribution especially in humid region. The most studies about Plant cover in Iran were based on statistical methods and remote sensing technology and only monitor vegetation changes. So presentation of climatic indices for prediction of natural plant cover is necessary. The aim of this study is evaluation and introduction of most suitable climatic thermal index and use of this for prediction the appropriate elevation for exotic species cultivation especially conifers in north of Iran forests.
    Materials and methods In the first step, three indices of WI (Warmth Index), BWI (Biological Warmth Index) and EWI (Effective Warmth Index) were calculated based on monthly mean temperature data of 34 north strip synoptic stations of Iran in decade of (2005-2014). Variation of indices with elevation was achieved as altitudinal gradient relations and the variation map of them was drawn. In second step to investigate the efficiency of calculated indices in determination the plant cover distribution, the study region was smaller and limited to educational and research Kheirud forest. In this stage the forest type’s distribution maps of Kheirud was collected and compared with indices predicted plant cover distribution maps.
    Results In this research, some new thermal indices with plant and tree cover distribution in Golestan, Mazandaran and Gilan provinces have been comparatively studied and predicted tree cover by these indices was compared with available map of Habitats forest types of Patom and Baharbon. With respect to recorded species of the region, all of the indices present good predictions for the plant cover of the region under study. The results of statistical analysis showed that effective warmth index (EWI) with highest correlation (R2=0.964) and a lowest error value (RMSE=3.87 ) is the best indicator for estimation the plant cover of the region. This index by considering both range and average of the annual temperature presents the most accurate prediction (better differentiation) for plant cover especially in region that their WI index is similar. As well, the changes of indices with elevation were studied and related regression equation was presented. Furthermore suitable height in terms of temperature conditions was proposed for exotic species that have thermal potential for importing to the north of Iran forests.
    Conclusion Predicted plant cover by EWI index has more overlapping with north of Iran plant cover in compare to other two indices. Furthermore with lower error in estimation the elevation of boundary variation has more accurate prediction. With respect to the passage of 5 decades from entering coniferous species in northern forests and cultivation of them in various elevation and The failure of most forest cultivation that conducted on the average height of less than 900 meters above sea level, Based on this study proposed that in future forestry the best elevation will estimated with respect to more suitable predicted elevation by EWI index.
    Keywords: thermal indices, tree species, north of Iran, plant cover
  • Behzad Hessari *, Ali Goharnejad, Karim Solimani Pages 199-214
    Background And Objectives
    Iran and accordingly the study area due to placing on the dry belt region of the world are always faced with the drought phenomenon and shortage of rainfall. Accordingly, the efficient use of water and the management of these areas are integral component requirements of such areas. Precipitation pattern in arid areas occurs as storms with the high intensity usually in short time and causing huge runoff in the basin that will carry valuable surface soil and decreasing water infiltration opportunity in the soil. Different techniques of rainwater harvesting from natural lands, improved micro-catchments or agricultural micro-basins will lead to developing sustainable economical agriculture and store runoff into soils, dams, terraces, ponds, ditches, and reservoirs. The study area with 470 mm rainfall and runoff coefficient of 0.26 has the high potential of water harvesting at the basin scale. Previous studies show that lower gammas fuzzy logic values target macro-catchment systems of water harvesting well, but in micro-catchment systems with using fuzzy operators are less researched.
    Materials And Methods
    In this research for finding suitable areas for water harvesting, 3 systems including semi-circular bunds, contour furrow, and bench terrace with using GIS in Nazlu basin with 1507 km2 area, of west Azarbijan were investigated. Watershed factors such as climate, physiographic and hydrological factors, six important layers of precipitation, slope, land use, hydrologic soil groups, and drainage and soil depth were selected. For intersecting and making layers dimensionless, Fuzzy logic with trapezoidal membership function and Fuzzy logic with the analytical hierarchical process (AHP) were used for the quantitative and qualitative variables respectively. AND for combining of layers Boolean AND, Boolean OR, Fuzzy algebraic Product, Fuzzy algebraic sum, Fuzzy gamma of 0.1 to 0.9 methods were examined.
    Results
    The “measure of similarity” is used for comparisons of filed observed and combination outputs. The results show for the crescent bankette and the Gamma-0.9 Fuzzy, this figure equals 0.824 and for counter furrow, equals 0.906. These figures indicate that fuzzy gamma 0.9 has better suitability than other method and also Boolean logic model do not show suitable results. Similarity index in fuzzy logic increases up to 0.9 gamma and returns below 0.9. High Gamma for site selection of Micro-catchment water harvesting systems shows better results. The 30% of the basin is suitable for semi-circular bunds, the 11.5% for contour furrow and 6.3% for bench terrace.
    Conclusion
    The results show that for determining the locations suitable to micro-catchment water harvesting methods, Boolean methods are less useful due to low precision and the usage of newer methods of gamma fuzzy logic should be considered, instead.
    Keywords: Water Harvesting at basin scale, Fuzzy Logic, Boolean Logic, GIS, Nazlou Chay Basin
  • Ahmad Ahmadian, Amir Salari *, Zakieh Mousavi, Hamed Kaveh Pages 215-227
    Background And Objectives
    Garlic (Allium Sativum L.) is a herbaceous herbaceous plant of the Liliaceae family which has been ranked second in the world in terms of production of onions after onions. Due to lack of water resources, saving and optimizing water use is inevitable. Generally, the highest yield and water use efficiency are achieved in full irrigation and mild stress, respectively. And with the use of organic fertilizers such as vermicompost, the negative effects of water stresses are reduced. Considering the importance of applying water stress in irrigation programs and increasing the amount of effective material of plants by applying stress, this study investigated the effects of different levels of stress and vermicompost on yield, yield components and active compound of Allicin in garlic herb which is the second highest among the onion plants.
    Materials And Methods
    The experiment was carried out in a split plot design in a randomized complete block design with three replications at the Research Farm of Torbat Hadiriyah University during the cropping season of 2015-2016. Different irrigation levels including 100 (control), 120, 80 and 60% of water requirement were considered as the main factor and vermicompost fertilizer at four levels of 0, 5, 10 and 15 ton / ha as sub factor.
    Results
    The results showed that simple and cross effects of drought stress and vermicompost on plant height, leaf length, fresh and dry weight of the plant, fresh and dry weight of the tuber, fresh and dry weight of root, leaf area, leaf dry weight and garlic yield were significant. The results show that with increasing drought stress, plant height, dry weight of bulb and leaf area decreased. Consumption of 5, 10 and 15 tons of vermicompost increased 25, 18 and 10 percent of garlic yield, respectively. The highest and lowest yield of garlic was obtained in 100% water requirement and 5 ton per hectare of vermicompost (with a yield of 10170 kg ha-1) and 60% water stress without vermicompost consumption (with a yield of 3048 kg ha-1), respectively. Drought stress reduced and vermicompost increased the amount of allicin.
    Conclusion
    Garlic is susceptible to drought stress and Water scarcity decreases and application of vermicompost fertilizer improves its performance. The application of vermicompost while improving the growth characteristics, yield and yield components of garlic and reducing the damage caused by drought stress during the cultivated season, the continuation of plant performance improvement in subsequent years, as well as the improvement of soil physical and chemical properties.
    Keywords: Tuber, Deficit Irrigation, Organic Fertilizer
  • Mohammad Ebrahim Banihabib * Pages 229-242
    Background And Objectives
    Every year, heavy rainfalls cause flood events and huge losses to life and property over the flood prone catchments of Iran. Heavy rainfall forecasting is an important step in development of a flood warning system. In recent decades, the Numerical Weather Prediction (NWP) models were widely used for weather prediction. Several operational centers, including the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), the National Centers for Environmental Prediction (NCEP), the Japan Meteorological Agency (JMA), and the United Kingdom Meteorological Office (UKMO) offer valuable operational numerical predictions at a global scale. Regional models were developed to admit the need for comprehensive and high-impact weather forecasting with higher spatial resolution. Weather Research and Forecasting (WRF) model is extensively applied for regional rainfall forecasting. The WRF modeling system is data assimilation system and a mesoscale forecast. It is aimed to progressive atmospheric research and operational forecasting. In this paper, the performance of the WRF model is evaluated for heavy rainfall simulation in Kan Watershed, Tehran.
    Materials And Methods
    Three domains were used in the implementation of WRF model. Horizontal resolution of domains are 27km, 9 km and 3 km respectively. The initial boundary which used to run the model has been downloaded from the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) from Global Forecasting System (GFS). It is worth noting that the physics scheme of model was selected using the results of the previous research on the selection of the best physics for WRF model. The evaluation was conducted on the short-term forecasting. For this purpose, three heavy rainfall events occurred over the study area have been simulated using the WRF model. Precipitation forecasts were also downloaded from NCEP's Internet web site. Then, the heavy rainfall simulated by WRF model and presented by NCEP were compared to the observed rainfall.
    Results
    The results showed that rainfall amount has been underestimated by NCEP forecasts and the time of precipitation events has not been correctly predicted. It is also observed that the WRF model is able to capture the heavy rainfall events, So that the error indexes (RMSE and MAE) significantly reduced compared to global model.
    Conclusion
    The WRF model increased the accuracy of precipitation forecasting compared to the global model. Thus, it is recommended to use the WRF model coupled with a hydrological model to development a flood warning systems in in the flash flood-prone watersheds.
    Keywords: Prediction, Heavy Rainfall, WRF, Kan Watershed
  • Saber Jamali *, Hossein Sharifan, Farasat Sajadi Pages 243-256
    Background And Objectives
    Population growth as well as global fresh water shortage problem have necessitated the use of unconventional water resources in agricultural sector, as the largest consumer of fresh water, especially in arid and semi-arid regions. Salinity is a major environmental stress, limiting plant growth and yield. Determining the extent of salinity tolerance in agricultural and horticultural crops helps overcome the problem. The goal of this study Investigation the use of Irrigation by Caspian Seawater on Sweet Pepper (Capsicum annum) cv. California wonder under Greenhouse conditions.
    Materials And Methods
    In this study, five mixing use of seawater and fresh water is evaluated on yield and yield components of Sweet Pepper (CV. California wonder). the research was done based in completely randomized design including 3 replications as pot planting under greenhouse conditions in Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources during 2016. Research Station is located in north of Iran at 36° 51' N latitude and 54° 16' E longitude at the south-east corner of Caspian Sea and its height from sea level is 13.3 meters. Soil texture is silty clay. In this study salinity factors consist of 5 levels (0.5, 3.0, 5.5, 8.0 and 10.5 dSm-1). Data obtained (Fruit Fresh and dry weights, Fruit number, Yield, Water use efficiency) were analyzed using statistical software SAS. Ver. 9.0 and the means were compared using LSD range test at 5 % percent.
    Results
    The results showed that effect of irrigation water salinity on fresh and dry weight of fruit, number of fruit per plant, yield and water use efficiency were highly significant at 1 percent levels (p>0.01). The result showed that the 10 percent mixture of seawater and tap water irrigation regimes compared to other regimes after control regimes had the highest Fruit Fresh and dry weights, number of fruits, yield and water use efficiency, respectively.
    Conclusion
    The result showed that increasing salinity decreased all characteristic measured, increasing of irrigation water salinity from 0.5 to 3.3 ds/m (10 percent mixing of sea water tap water) has resulted to redaction of fruit fresh weight and yield to 50.5 and 48.4 percent. The results indicate that sweet pepper plants are sensitive to salinity, mixing of sea water and tap water to irrigate the plants in this greenhouse is not applicable. The results indicate that sweet pepper plants are sensitive to salinity, mixing of sea water and tap water to irrigate the plants in this greenhouse is not applicable.
    Keywords: Caspian Seawater, Salinity stress, Sweet pepper, Water use efficiency, Yield
  • Mohsen Hamidpour *, Nahid Hosseini, Shafagh Molaei Pages 257-269
    Background And Objectives
    Nowadays, extensive attention has been paid to removal and remediation of heavy metals from polluted sites. Biosorption is a cost-effective method for removing heavy metals from aqueous solutions. In this study, biosorption of Cd has been examined by shrimp shell.
    Materials And Methods
    The adsorption of Cd on shrimp shell was studied as a function of pH (Cd concentration: 8.0 mg L-1) in the range of 3.0-8.0, and as a function of metal concentration (Cd concentration in the range of 15-100.0 mg L-1) using a 24h batch equilibration experiments. The amounts of Cd sorbed on the adsorbent were calculated from the difference between the metal concentration in the blank and equilibrium concentration of Cd in the solutions. Chemical species of Cd(II) in the solutions was also predicted using Visual MINTEQ, a computer code developed to simulate equilibrium processes in aqueous systems. Infrared spectrums of untreated and Cd-loaded adsorbent were obtained using a Fourier transform infrared spectrometer.
    Results
    The results of pH dependent experiments showed that the percent removal of Cd on the sorbent increased with the increase of suspension pH. The experimental data showed that shrimp shell used in this study removed more than 95% Cd from solution at pH=7.5. The Freundlich and Langmuir isotherms were described satisfactorily equilibrium data. Maximum sorption capacity (qmax) of the sorbent was 5.1 mg g-1. Pseudo second order kinetic model provided a perfect fit for the kinetic data of Cd sorption onto shrimp shell. Biosorption kinetics of Cd consisted of two steps: An initial rapid step where adsorption was very fast. The second phase is the gradual biosorption stage before the Cd uptake reached equilibrium. The equilibrium was achieved in 30 min for initial metal concentration of 5 mg L-1 and in 240 min for initial metal concentration of 50 mg L-1 where 91 % and 92 % of Cd were adsorbed, respectively. Based on the estimates obtained by Visual MINTEQ, the Cd2 and Cd(OH) species were the dominant species present in solutions in pH ≤ 8.5 and pH≥ 8.5, respectively. Infrared spectrum analysis of adsorbent before and after adsorption showed that the N atoms of the amine functional groups played a major role in shrimp shell for adsorption of Cd.
    Conclusion
    Based on the equilibrium sorption and kinetic information obtained for Cd removal by this sorbent, it may be concluded that shrimp shell is an effective sorbent for Cd and may be considered for environmental remediation in future studies.
    Keywords: Cadmium, heavy metals, biosorbent, pollution, remediation
  • Moslem Servati * Pages 271-284
    Background And Objectives
    Land suitability evaluation is inevitable for soil protection. Selection of an appropriate land suitabiliyty method seems to be necessary due to the limitation of the FAO method as a conventional method. In this regard, multi-criteria desision methods (MCDM) such as electrothermics, can be helpful due the considering the weights of effective factors and experts oponions in land suitability evaluation.
    Materials And Methods
    In this research, Square Root Method and ELECTRE Tri multiple criteria method have bean also used for suitability evaluation in an area about of 5000 ha of Chalderan region located between 47° 19′- 47° 23′ East longitude and 39° 01′-39° 08′ North latitude for potato cultivation. In general 60 soil profiles were dug, described and sampled and after soil samples analysis, soil texture, gravels, calsium carbonate, gypsum, EC, ESP, slope, flooding, drainage and region climate in different profile were produced by weighted coefficients. Criteria weights via pair-wise comparison matrix method and ELECTRE Tri profiles and thresholds limits determined using requirements table, soil and land properties data. In two selected land suitability method, land production potential was calculated by multiplication of the soil indices and radiation thermal production potential.
    Results
    soils of study region has been classified on Entisols, Inceptisols and Aridisols based on 12th Keys to soil taxonomy. Statistics comparison of allocated grades mean to suitability classes’ reveald that results of two methods were significantly different and ELECTRE Tri method had the best grade. Also mean comparing of soil and land properties amount via Duncan test showed significant difference between suitability classes. The ELECTRE Tri methods was the best model from the viewpoint of statistical indices including R2 (0.87) and RMSE (241.2). Also, Root mean square method has a R2 (0.79) and RMSD (197.6). Predicted potential production by Root mean squre method and ELECTRE Tri method was 9330 to 30200 and 10140 to 32350, respectively. The GMER index also indicated lowestimation of two selected land evaluation method. ELECTRE Tri suitability evaluation that implies high accuracy of this method due to determination of transition suitable limits, appropriate values of thresholds and criteria weights as well as usage of fuzzy logic principals on calculation processes.
    Conclusion
    ELECTRE Tri method, integrated into expert opinion, is better suited to the problem of land suitability for agriculture. The time saving during the development of the land suitability evaluation for the agriculture of the potato was considerable. The coherence of the obtained rsults with observed yield confirms the system effectiveness.
    Keywords: Actual yield, Multicriteria method, Potential yield, Root mean square method
  • Ghorban Mahtabi *, Samaneh Karimi, Mozhde Mohamadiuon Pages 285-296
    Background And Objectives
    Pressurized flushing is one of the common methods in sediment flushing of dam reservoirs. In this method, sediments settled in the reservoir are released out of the dam together with water flow using the bottom outlet. For increasing the performance of pressurized flushing, it is attempted to fall down water level to minimum height of operation. Also, in the previous researches, the performance of different hydraulic and structural methods was evaluated in order to increase the pressurized flushing. Researchers have always tried to recognize the process of flushing and effective parameters and therefore, propose efficient procedures to increase the performance of flushing. Aim of this study is to investigate experimentally the effect of the number of rows, height and arrangement of submerged vanes in the enhancement of flushing reservoir.
    Materials And Methods
    To carry out the experiments of this research, a physical model including sediment reservoir, settling basins and water supplied tank was used. Submerged vanes were set up in front of bottom outlet with two heights (HV/D>1 HV/D
    Results
    Results showed that with decreasing the raw number of vanes in parallel arrangement, the performance of sediment flushing was increased. On the other hand, one-raw submerged vanes (double vanes) with relative height HV/D=0.5 and 2 have the best flushing performance with 173 and 231 percentages respectively compared with control model. Also, submerged vanes with relative height HV/D=2 have better performance than ones with relative height HV/D=0.5. The radial arrangement of vanes increased effectively the flushing performance. So that the flushing performance of submerged vanes relative height HV/D=0.5 and 2 increased about 11.33 and 4.1 times compared with the control model. In the radial arrangement, the flushing performance of vanes with relative height HV/D= 2 were less than ones with relative height HV/D=0.5 because of focusing the approaching inflow on the back of the side vanes.
    Conclusion
    Radial arrangement could increase the flushing intensity (especially with increasing the water depth of reservoirs). This condition is a relative advantage for flushing. In the other words, the flushing operation has more efficiency in the full condition of dam reservoirs and it is not necessary to fall down the water level of reservoir.
    Keywords: Radial arrangement, Height, Number of raw, Submerged Vanes, Flushing
  • Javad Ahadiyan * Pages 297-308
    Background And Objectives
    The hydraulic jump is one of the applicable phenomenons in energy dissipation of rapid flows. The hydraulic jump is one of the rapid varied flows that with converting from the super-critical state of flow to the sub-critical state in a short distance results in sensible energy dissipation and increase of the flow depth. In this experimental study the hydraulic jump is formed on the smooth bed and the bed with attached floating objects. A set of sphere objects with a density lower than the density of the water were attached to the bed, where the bearing length had flexibility. The goal of this study is to investigate the sphere objects bearing length effect on the hydraulic jump length, the relative secondary depth, and relative energy dissipation of hydraulic jump and finally comparing the obtained results with other related work.
    Material and
    Methods
    The experiments were performed in a flume with transparent walls, 8 m length, 35 cm width and 40 cm heights. In order to form the hydraulic jump, the height of the walls were extended up to 80 cm in the beginning part of the flume and a shut with 30 degree angle and the height of 40 cm was set up. Then, for modeling the floating objects the size of the applicable diameter of the objects was set to 4 cm. To analyze the effective variables, the dimensional analysis using the Buckingham л-theorem was applied. In total 30 experiments were performed with bearing length and Froude number as variables, where 0 cm, 1.5 cm, 2.5 cm, 3.5 cm, and 4.5 cm were considered as the values of bearing length and 5.1-8.3 was considered as the value interval for the Froude number.
    Results
    Based on the performed analysis, one of the main achieved results is that the flexibility and the oscillation in the applicable objects as the fixator of the jump results in the increase of energy dissipation while increasing the bearing length, results in the more energy dissipation. However, this effect is more significant for the Froude number between 5.1 - 7.5.
    Conclusion
    The obtained results show that the energy dissipation using the floating objects in average is around 69% that is approximately 10.2% greater than smooth bed. Additionally, other characteristics of the hydraulic jump were a part of the obtained results based on which, the length of the hydraulic jump and the relative secondary depth, respectively, in average are 35.5% and 19.3% lower than the classic stilling basin. It was observed that the bearing length has a significant effect on characteristics of the hydraulic jump, where as a result of changing the bearing length between the Froude number interval, 5.1-8.3, the jump length and relative secondary depth, respectively, decrease in maximum 19.1% and 15.2% compared to the bearing length of zero that does not have oscillation and in maximum the amount of energy dissipation difference is 10.6% greater than the bearing length of zero.
    Keywords: Hydraulic jump, flexible objects, floating objects, bearing length, stilling basin
  • Parisa Kahkhamoghadam * Pages 309-317
    Background And Objectives
    Evapotranspiration (ET) is an important parameter for climatological and hydrological studies, as well as for irrigation planning and management. Evaluation of simple reference evapotranspiration (ETo) methods has received considerable attention in developing countries where the weather data needed to estimate ETo by the Penman–Monteith FAO 56 (PMF-56) model are often incomplete and/or not available. So the goal of this study, was to Evaluation and Comparison 30 different methods according to the standard method of reference evapotranspiration PMF-56 equation and determine the best equation, as a Replace to PMF-56, in a warm arid climate is the city and station of Zahedan.
    Materials And Methods
    In this study, 30 commonly used ETo equations that belonged to four groups: (1) pan evaporation-based methods, (2) temperature-based methods,(3) radiation-based methods, and (4) mass transfer-based methods were evaluated against the PMF-56 standard model; and the best and worst equations of each category were determined from the Zahedan station located in a warm arid climate.The assessed methods were: Cuenca, Allen and Pruitt, Snyder, Modified Snyder, Pereira, Orang, Raghuwanshi and Wallender, FAO-56 (pan evaporation-based), Schendel, four new types of Hargreaves equation reported by Droogers and Allen and Trajkovic, Blaney–Criddle (temperature-based), Makking, Turk, Jensen–Haise, Priestley- Taylor, FAO-24 (radiation-based), Dalton, Trabert, Meyer, Rohwer, Penman, Albrecht, Romanenko, Brockamp and Wenner, WMO and Mahringer (mass transfer-based).
    Results
    Initially, in each group the monthly mean values ETo (using 30 model) were determined and compared their relative performance with respect to PMF-56 ETo estimates in the study.
    The ETo calculated by the Snyder equation (R2=0.85¡ NRMSE=0.08¡ PE=8.30), Hargreaves- 4 (R2=0.93¡ NRMSE=0.04¡ PE=8.33), Turk 24 (R2=0.96¡ NRMSE=0.03¡ PE=6.52) and Dalton (R2=0.81¡ NRMSE=0.18 PE=12.89), pan evaporation-based, temperature-based, radiation-based and mass transfer-based respectively best matched the ETo estimates by the PMF-56 equation with the lowest errors rates.
    Conclusion
    In general, the comparative results showed that the mass transfer-based equations had the worst performances, while the radiation-based and temperature-based models (as Turk, Jensen–Haise, Hargreaves- 4 and Blaney–Criddle) were the best-suited equations for estimating ETo in this Warm arid climate (Zahedan). Considering the unavailability of full weather data for applying the PMF-56 model for estimation of ETo in many regions of the world and in different parts of the Iran, especially in developing countries, the results will be useful for choosing the simpler ETo methods in Warm arid climates. It is better to achieve real results for other places with similar climatic conditions to be assessed.
    Keywords: Penman- Monteith FAO, Turk, Hargreaves- Samani, Zahedan
  • Hamid Reza Fooladmand * Pages 319-326
    Background And Objectives
    Soil moisture characteristic curve is one of the most important soil hydraulic properties, and shows the relation between soil suction and soil moisture content. Direct measurement of this curve is costly and time-consuming. Therefore, an alternative to measurement is to estimate this curve using the more easily available soil properties. On the other hand, many models have been presented for fitting to measued data of this curve. However, their fitting ability on different kinds of soil have been rarely investigated.
    Materials And Methods
    In this study, 30 measured surface soil samples with high variaty texture from the depth of 0 to 30 cm in different regions of Fars province have been used. Selected soils were classified into three textures of fine, medium and coarse. Then, 10 useful soil moisture characteristic curve models (Gardner, Brooks and Corey, Campbell, van Genuchten, Tani, Boltzman, Feremi, Fredlund and Xing, Groenevelt and Grant and Dexter et al.) were fitted on the data, and the parameters of each medel in each soil sample were determined, and then the most appropriate fitted model in each soil group was determined. To determine the best model, the combination of statistical equations and linear correlation was used, and then the value of mean square deviation (MSD) was calculated to evaluate the different models for fitting soil moisture characteristic curve.
    Results
    The results indicated that the fitted models were better in medium texture group than the fine and coarse texture groups. The results showed that in fine texture group the models of Brooks and Corey, Campbell, van Genuchten, Fredlund and Xing, Groenevelt and Grant and Dexter et al., in medium texture group the models of Gardner, Groenevelt and Grant and Dexter et al., and in coarse texture group the models of Gardner, van Genuchten, Groenevelt and Grant and Dexter et al. were appropriate. Consequently, the results according to the MSD values indicated that the model of Dexter et al. was the most appropriate model for fitting to the measured data of soil moisture characteristic curve. Furthermore, the results of this study showed that the famous model of van Genuchten was good for futting to the measured soil moisture characteristic curve data. On the other hand, the models of Tani, Boltzman and Feremi were not appropriate.
    Conclusion
    The results of this study investigated that the model of Dexter et al. was better than the other models for three textural group (fine, medium and coarse) for 30 soil samples of Fars province. Also. similar results have been reported by other investigators for the soil samples in Gilan province.
    Keywords: Soil moisture characteristic curve, Fitting, Fars province, Model of Dexter et al