فهرست مطالب

محیط زیست و مهندسی آب - سال دهم شماره 1 (بهار 1403)

مجله محیط زیست و مهندسی آب
سال دهم شماره 1 (بهار 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/01/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • ثمینه غلامی، آرش شکوری*، جاسم رئیسی صفحات 1-17
    در این پژوهش اقدام به بررسی فرآیند جذب زیستی فلزسنگین سرب با استفاده از جلبک های قهوه ای Nizimuddinia zanardini و جلبک سبز Ulva rigida شد. شرایط بهینه جذب با سنجش میزان pH؛ مقدار بهینه جاذب؛ زمان بهینه و غلظت بهینه یون فلزی سرب بررسی شد. برای بررسی جذب سطحی، از ایزوترم های لانگمویر، فروندلیچ و تمکین استفاده شد. سینتیک جذب هم مطابق معادله های سینتیک شبه درجه یک و دو بررسی شد. در بررسی نتایج pH مشخص شد که در جذب سرب، جلبک قهوه ای در pH برابر با 5 و جلبک سبز در pH برابر با 6 توانسته است به حداکثر جذب برسد. در بررسی نتایج مرتبط با زمان مشخص شد که برای هر دو جلبک بهترین زمان جذب در min 60 بود. نتایج مقدار دوز جاذب نشان داد که دو جاذب زیستی جلبک قهوه ای و سبز به ترتیب در مقدار g 5/0 و 7/0 بیشترین مقدار جذب را دارند و در غلظت اولیه یون فلزی، بیشترین مقدار در مقدار mg/l 2 حاصل شد. نتایج مدل ایزوترم هم نشان داد که جذب سرب توسط جلبک قهوه ای با ایزوترم لانگمویر و جلبک سبز با ایزوترم فروندلیچ مطابقت دارد. همچنین مطابق نتایج، هر دو جذب از سینتیک درجه دوم تبعیت می کنند.
    کلیدواژگان: جذب زیستی، فلزات سنگین، سرب، Nizimuddinia zanardini، Ulva rigida
  • سمیه محرمی* صفحات 18-36
    فسفر (P) عامل اصلی پدیده یوتریفیکاسیون در آب های طبیعی در نظر گرفته می شود و اخیرا موردتوجه جوامع علمی قرارگرفته است. در این پژوهش، حذف فسفر از محلول های آبی با استفاده از جاذب های معدنی بنتونیت، کایولینیت، کلسیت و زیولیت اصلاح شده با عصاره پوست گردو، عصاره بقایای گندم، کیتوزان، کربوکسی متیل سلولز (CMC) و اسید مالیک بررسی شد. جذب فسفر با استفاده از معادلات هم دماهای جذب ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که بیشینه ظرفیت جذب فسفر به وسیله جاذب های معدنی اصلاح شده با کیتوزان بوده است. ظرفیت جذب جاذب های اصلاح شده بنتونیت-کیتوزان (mg/g 35/0)، کلسیت-کیتوزان (mg/g 09/2)، کایولینیت-کیتوزان (mg/g 41/0) و زیولیت-کیتوزان (mg/g 43/0) در مقایسه با جاذب های اصلاح نشده بنتونیت (mg/g 27/0)، کلسیت (mg/g 04/2)، کایولینیت (mg/g 32/0) و زیولیت (mg/g 36/0) به ترتیب 129، 102، 128 و 119% افزایش داشت. معادلات لانگمویر و فروندلیچ برای ارزیابی جذب فسفر روی جاذب های اصلاح شده به کار رفتند. مدل دوگانه (DLM) توانست جذب P توسط جاذب های اصلاح شده را در دامنه وسیعی از pH در قدرت های یونی مختلف پیشگویی کند. پارامترهای ترمودینامیکی نشان دادند که ماهیت جذب فسفر توسط این جاذب ها غیر خود به خودی بود.
    کلیدواژگان: پارامترهای ترمودینامیکی، ماکزیمم ظرفیت جذب، مدل دو لایه، همدماهای جذبی
  • آرش رجبی وحید، مهدی صاحبی* صفحات 37-48
    اختلاف دما دو طرف یک غشا که در یک طرف آب ناخالص و در طرف دیگر آب خالص وجود دارد، می تواند به تصفیه آب منجر شود. عدم تقارن انرژی جنبشی مولکولی در دو سمت غشاء باعث رانش آب خالص از سمت گرم به سرد می شود. در پژوهش حاضر یک سیستم تصفیه غشایی مبتنی بر اختلاف دما میان منابع آب که دارای نانولوله های کربنی بود با روش شبیه سازی دینامیک مولکولی موردبررسی قرارگرفت. تاثیر عوامل مختلف بر میزان عبور آب و دفع نمک بررسی شد. نتایج شبیه سازی ها امکان پذیری استفاده از نیروی رانش گرمایی جهت تصفیه آب با غشاء های دارای نانولوله های کربنی را تایید کرد. نتایج نشان داد که با افزایش دمای منبع گرم مقدار عبور آب و سرعت تصفیه افزایش می یابد. طوری که افزایش اختلاف دمای میان منابع از 15 به K 60 باعث افزایش 30% تصفیه آب شد. درعین حال احتمال عبور ناخالصی ها از نانولوله نیز زیاد شد. همچنین افزایش غلظت ناخالصی باعث کاهش سرعت فرایند تصفیه می شود. افزایش قطر نانولوله تا nm 015/0 موجب افزایش سرعت تصفیه آب شد. در نانولوله هایی با قطر کمتر از nm 015/0، 100% ناخالصی ها دفع می شوند. از میان نانولوله های بررسی شده، بهترین عملکرد برای نانولوله کربنی از نوع آرمچیر به دست آمد.
    کلیدواژگان: اختلاف دما، تصفیه آب، شبیه سازی دینامیک مولکولی، نانولوله کربنی
  • دیبا شیخی، غلامرضا حیدری، پرویز فتحی*، حبیب خداوردی لو، زاهد شریفی صفحات 49-62
    آزمایشی با هدف بررسی اثر سطوح مختلف آبیاری و کود ورمی کمپوست بر عملکرد و میزان بهره وری آب آبیاری محصول کینوا به صورت کرت های خرد شده بر پایه بلوک های کامل تصادفی در سال 1400 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه کردستان واقع در شهرستان دهگلان انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل چهار سطح آبیاری  شامل 50، 75، 100 و 125%،  نیاز آبی گیاه کینوا و متغیر فرعی شامل چهار سطح کود ورمی کمپوست صفر، 5، 10 و ton/h 15 بود. روش آبیاری مورد استفاده در این آزمایش از نوع سیستم آبیاری قطره ای -نواری بود. میزان آب آبیاری توسط یک کنتور حجمی تعبیه شده بر روی لوله اصلی اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد بالاترین عملکرد دانه کینوا معادل kg/h 2375 در تیمار 125% نیاز آبی و ton/h 15ورمی کمپوست، عملکرد بیولوژیک kg/h 5560 در تیمار 100% نیاز آبی و ton/h 15 ورمی کمپوست مشاهده شد. بیشترین مقادیر بهره وری آب مصرفی و کارایی مصرف آب در تیمار 50% نیاز آبی بود. همچنین کاربرد ton/h 15 ورمی کمپوست موجب افزایش معنی دار بهره وری آب مصرفی و کارایی مصرف آب در مقایسه با تیمار شاهد شد. بالاترین شاخص برداشت کینوا در تیمار 125% نیاز آبی گیاه به دست آمد.
    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای، کارایی مصرف آب، کود آلی، شاخص برداشت
  • مکرمه بهمنش، عاطفه چمنی*، الهام چاوشی صفحات 63-78
    آلودگی پلاستیکی یک مشکل محیط زیستی مهم در نظر گرفته می شود و به عنوان یک موضوع نوظهور که ممکن است تنوع زیستی و سلامت انسان را تحت تاثیر قرار دهد، شناسایی شده است. بااین حال، علی رغم مطالعات علمی گسترده برای بررسی پلاستیک ها در اقیانوس ها، مطالعات به نسبت کمی روی سامانه های آب شیرین متمرکز شده اند. هدف از این مطالعه بررسی توزیع مکانی و ویژگی های ماکرو و مزوپلاستیک در رسوبات خط ساحلی رودخانه زاینده رود است. بدین منظور، در امتداد رودخانه زاینده رود در مجموع 400 نوع زباله انسانی از 21 ایستگاه نمونه برداری جمع آوری شد که شامل ماکروپلاستیک 3/58% (233 مورد)، مزوپلاستیک 18% (72 مورد) و سایر زباله ها 8/23% (94مورد) بودند. کیسه ها (پلی اتیلن)، بسته بندی مواد غذایی (به طور عمده پلی پروپیلن و پلی استایرن) و بطری ها (پلی اتیلن ترفتالات) پلاستیک های  غالب ثبت شده در این مطالعه بودند. برای شناسایی سطح تمیزی سواحل از شاخص ساحل پاک استفاده شد. بر اساس این شاخص، اکثر سواحل در محدوده تمیز طبقه بندی شدند. شاخص ساحل پاک ابزاری مفید برای ارزیابی میزان پیشرفت و موفقیت فعالیت هایی مانند اقدامات آموزشی، رسانه ای و اجرایی در راستای کاهش آلودگی سواحل است.
    کلیدواژگان: آلودگی پلاستیک، زاینده رود، شاخص ساحل پاک، ماکروپلاستیک، مزوپلاستیک
  • بهار اکرمی مقدم، رسول ایلخانی پور زینالی، سامان نیک مهر* صفحات 79-93
    تهیه نقشه های پهنه بندی سیل از اقدامات اولیه و ضروری در مدیریت مناطق سیل گیر است. در این پژوهش به منظور بررسی و پهنه بندی نقشه پتانسیل سیل گیری در استان کردستان از روش تحلیل سلسله مراتبی و سیستم اطلاعات جغرافیایی استفاده شد. از متغیرهای موثر بر سیل گیری شامل بارش، شیب، فاصله از رودخانه، تراکم زهکشی ، کاربری اراضی و شاخص رطوبت توپوگرافی به منظور پهنه بندی و تهیه نقشه سیل گیری استفاده شد. معیارهای موثر بر پتانسیل سیل گیری به جز کاربری اراضی و بارش به وسیله مدل رقومی ارتفاع تهیه و هریک از معیارهای مذکور به وسیله نرم افزار Expert Choice وزن دهی شدند. نتایج نشان داد که معیارهای بارش، شیب و فاصله از رودخانه به ترتیب با وزن های 409/0، 295/0و134/0 از بیش ترین اهمیت در پتانسیل سیل گیری برخوردار بوده اند. نواحی مختلف استان از نظر پتانسیل سیل گیری در پنج رده خیلی کم (1/0 %)، کم (9/1%)، متوسط (%43)، زیاد (%52) و خیلی زیاد (%3) قرار گرفتند. پتانسیل سیل گیری در خروجی حوزه های آبخیز، محدود به نواحی پایین دست و کم شیب رودخانه های پرآب بخش غربی و مرکزی استان، خیلی زیاد بود.
    کلیدواژگان: بارش، رودخانه، زهکشی، شیب، کاربری اراضی
  • بیژن صناعتی* صفحات 94-108

    در این پژوهش از دو مدل یادگیری ماشین شامل LS-SVR و ANFIS برای پیش بینی عمق آب شستگی اطراف پایه های پل استفاده شد. برای این منظور از 240 سری داده شامل پارامترهای مرتبط با هندسه پایه ها، شرایط جریان و خصوصیات جریان و نیز پارامترهای بدون بعد استفاده شد. برای پیش بینی از دو الگوی ورودی استفاده شد. در الگوی اول، پارامترهای بدون بعد و در الگوی دوم پارامترهای با بعد در نظر گرفته شدند. عملکرد مدل ها با استفاده از معیارهای ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین درصد مطلق خطا (MAPE) و ضریب نش-ساتکلیف (NSE) ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که در هر دو مدل، استفاده از پارامترهای با بعد برای پیش بینی منجر به دقت بالای پیش بینی می شود. مقایسه بین مدل ها نیز نشان داد که الگوریتم LS-SVR  با معیارهای RMSE=46.84, MAPE=38.03 , NSE=0.62 برای داده های آزمون الگوی اول و RMSE=28.62 , MAPE=38.97 , NSE=0.67 برای داده های آزمون الگوی دوم دقت بالاتری نسبت به الگوریتم ANFIS دارد. نتایج این تحقیق حاکی از این است که مدل های یادگیری ماشین جایگزین مناسبی برای مدل های تجربی در پیش بینی عمق آبشستگی پایه های پل هستند.

    کلیدواژگان: عمق آب شستگی، گروه پایه پل ها، یادگیری ماشین، پیش بینی، LS-SVR
  • مهدی رحمانی فرد، الهام دانائی*، احمد خلیقی صفحات 109-120
    این پژوهش به منظور بررسی اثر تراکم های مختلف کاشت بر برخی خصوصیات مورفیزیولوژیک چمن ورزشی در شرایط تنش کم آبی انجام شد. آزمایش به صورت کرت های خرد شده، در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. تیمارها شامل تنش کم آبی در سه سطح 90 (شاهد)، 60 و 30% ظرفیت زراعی و تراکم کاشت 20، 30 و g Seed/m2  40 بود. بذرها با توجه به تراکم های مورد نظر در کرت هایی به ابعادm2  3×2 کشت شدند. دو ماه پس از کاشت، تنش کم آبی به مدت 3 هفته اعمال شد. نتایج نشان داد که تیمار ها تاثیر معنی داری بر صفات مورد ارزیابی داشتند. بیش ترین وزن تر و خشک اندام هوایی، طول برگ و محتوای کلروفیل کل در تیمار 90% ظرفیت زراعی و تراکمg Seed/m2  20 مشاهده شد. در حالیکه بیش ترین وزن تر و خشک ریشه، حجم ریشه و کربوهیدرات کل در تیمار 30% ظرفیت زراعی و تراکمg Seed/m2  20 به دست آمد. همچنین بیش ترین میزان پرولین در تیمار 30% ظرفیت زراعی و تراکمg Seed/m2  40 بود. بنابراین با توجه به نتایج، تراکم کاشت g Seed/m2 20 و آبیاری در سطح 90% ظرفیت زراعی تاثیر مطلوب تری بر شاخص های رویشی و فیزیولوژیک چمن ورزشی داشت.
    کلیدواژگان: پرولین، شاخص های رشدی، ظرفیت زراعی، کربوهیدرات کل
  • کیومرث روشنگر*، سپهر گودرزی، حمیدرضا عباس زاده صفحات 121-136
    یکی از مسایل مهم در مهندسی هیدرولیک کاهش میزان فرسایش در رودخانه ها با استفاده از آب شکن ها به منظور حفظ خاک است. هدف از پژوهش حاضر بررسی عددی تاثیر وجود آب شکن بر پارامترهای رسوبی جریان با استفاده از نرم افزار FLOW-3D است. بدین منظور آب شکن ها در زوایای °30، °60 و °90، تحت 10 سناریوی مختلف در دبی و شرایط هیدرولیکی متفاوت ممکن مورد بررسی قرار گرفت. در پژوهش حاضر شبکه بندی با ابعاد mm 5 به عنوان شبکه بهینه برای شبیه سازی مدل ها انتخاب شد. همچنین مدل آشفتگی LES (شبیه سازی گردابه های بزرگ) برای شبیه سازی ها مورد استفاده قرار گرفت. در سناریوهایی که از دو عدد تیغه استفاده شده است، در تیغه اول آبشستگی مشاهده می گردد درحالی که در آب شکن بعد از آب شکن اول در جهت جریان، پدیده رسوب گذاری رویت شد. به طوری که در سناریوی دو تیغه ای با فاصله m 60/0 از هم، mm 48 فرسایش رخ داد. بیشترین میزان آبشستگی مربوط به آب شکن با حالت قوسی (LLeft-Q285) به میزان mm 45 است. تغییرات دبی در میزان آبشستگی تاثیر بالایی دارد. به طوری که با مقایسه سناریوهای با یک آب شکن (I-Q285، I-Q200 و I-Q350) کم ترین میزان آن با مقدار mm 5/5 مربوط به I-Q200 است. بررسی نتایج نشان داد که کم ترین میزان فرسایش در آب شکن های زاویه دار مربوط به سناریو با زاویه کم تر است.
    کلیدواژگان: آبشستگی، آب شکن، رسوب گذاری، فرسایش، VOF
  • عاطفه مقبلی، محمدباقر رهنما، نسرین سیاری، مهدی نقی زاده، محمد ذونعمت کرمانی* صفحات 137-150

    اختلاط دایمی و مناسب آب در حوضچه های پرورش ماهی با هدف ایجاد بالاترین میزان یکنواختی، به حداقل رساندن مناطق راکد، توزیع مناسب اکسیژن و حذف پسماندهای جامد در کف حوضچه ها امری ضروری است. در این پژوهش اثر حالت نصب ورودی جریان و نیروی مومنتم جریان ورودی در حوضچه های هشت ضلعی بر اختلاط هیدرودینامیکی جریان به وسیله مدل سازی آزمایشگاهی بررسی شد. بدین منظور حالت نصب ورودی جریان در سه سطح با زاویه های 90، 60 و °30 و نیروی مومنتم جریان ورودی در چهار سطح با مقادیر  004/0،  009/0،  013/0 و  N018/0، به وسیله منحنی توزیع زمان ماند  و راندمان هیدرولیکی حوضچه های هشت ضلعی تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان داد که حالت نصب ورودی جریان با زاویه °90 به ازای هر چهار نیروی مومنتم موجب عدم تشکیل جریان گردابی و وقوع اتصال کوتاه در جریان حوضچه می شود که به موجب آن راندمان هیدرولیکی حوضچه در محدوده ضعیف قرار می گیرد. به منظور ارتقا راندمان هیدرولیکی حوضچه، ورودی جریان در زاویه های 60 و °30 نصب شد که نتایج بیانگر افزایش عملکرد راندمان به میزان 68/2 و 26/3 برابر زاویه نصب °90 است. همچنین مشاهده شد برای هر سه حالت نصب ورودی جریان، راندمان هیدرولیکی رابطه ای عکس با نیروی مومنتم جریان ورودی دارد.

    کلیدواژگان: آبزی پروری چرخشی، توزیع زمان ماند، حجم مرده، راندمان هیدرولیکی، منحنی RTD
|
  • Samineh Gholami, Arash Shakouri *, Jasem Raesi Pages 1-17
    In this research, the biological adsorption process of lead heavy metal was investigated using brown algae Nizimuddinia zanardini and green algae Ulva rigida. Optimum adsorption conditions by measuring pH, the amount of adsorbent, time, and the concentration of lead ion were investigated. Langmuir, Freundlich, and Temkin isotherms were used to investigate surface adsorption. Adsorption kinetics were investigated according to pseudo-first and second-order kinetic equations. Examining the pH results, it was found that brown algae at pH = 5 and green algae at pH = 6 could reach the maximum adsorption of lead. Examining the time-related results, it was found that the best adsorption time for both algae was 60 min. The results of the adsorbent dosage showed that the two bioadsorbents of brown and green algae have the highest amount of adsorption in the amounts of 0.5 and 0.7 g, respectively, and in the initial concentration of metal ions, the highest efficiency was obtained in the dosage of 2 mg/l. The results of the isotherm model showed that lead adsorption by brown algae corresponds to the Langmuir isotherm and green algae to the Freundlich isotherm. Also, according to the kinetic results, both adsorptions follow second-order kinetics.
    Keywords: Bioabsorption, heavy metals, Lead, Nizimuddinia zanardini, Ulva rigida
  • Somayeh Moharami * Pages 18-36
    Phosphorus (P) is considered the leading cause of eutrophication in natural waters and has received considerable attention recently from the scientific community. In this study, P removal from aqueous solutions was investigated using bentonite, kaolinite, calcite, and zeolite mineral adsorbents modified with extract of walnut shell and wheat straw, chitosan, sodium carboxymethyl cellulose (CMC), and malic acid. Phosphorus sorption was evaluated using adsorption isotherms equations. Modified adsorbents with chitosan obtained the maximum sorption capacity of P. The results showed that P sorption capacity by Chitosan-adsorbents (bentonite (0.35 mg/g), calcite (2.09 mg/g), kaolinite (0.41 mg/g) and zeolite (0.43 mg/g)) was improved by ~ 129, 102, 128 and 119%, respectively compared to unmodified adsorbents (bentonite (0.27mg/g), calcite (2.04 mg/g), kaolinite (0.32 mg/g) and zeolite (0.36 mg/g). Langmuir and Freundlich models were used to simulate the sorption of P on modified adsorbents. The double layer model (DLM) could predict P adsorption by modified adsorbents over a wide pH range and varying ionic strength. Thermodynamic parameters showed that the nature of P adsorption by these adsorbents was non-spontaneity nature.
    Keywords: Adsorption Isotherms, thermodynamic parameters, Maximum sorption capacity, Double layer model
  • Arash Rajabi-Vahid, Mahdi Sahebi * Pages 37-48
    The temperature difference between the pure and impure water on the two sides of a membrane can lead to water purification. The asymmetry of molecular kinetic energy on both sides of the membrane causes pure water to move from the hot side to the cold one. In this research, a carbon nanotube membrane filtration system based on the temperature difference between water sources has been investigated by the molecular dynamics simulation method. The effect of various factors has been investigated. The simulation results confirm the possibility of using a thermal driving force for water purification with carbon nanotubes. The results show that by increasing the hot source temperature, the water passage and the purification speed increase. Such that increasing the temperature difference between sources from 15 to 60 K increases the water purification rate by 30%. Simultaneously, the possibility of impurities passing through the nanotube also increases. Increasing the impurity concentration slows down the purification process. Increasing the diameter of the nanotube up to 15 Å increases the water purification rate. In nanotubes with a diameter of less than 15 Å, 100% of impurities are removed. Among the examined nanotubes, the best performance was obtained for the armchair carbon nanotube.
    Keywords: Carbon Nanotube, Molecular Dynamic Simulation, Temperature difference, Water purification
  • Diba Shekhi, Gholamreza Heydari, Parviz Fathi *, Habib Khodaverdiloo, Zahed Sharifi Pages 49-62
    To investigate the effect of different levels of vermicompost and irrigation on the yield and irrigation water efficiency of Quinoa, this experiment was conducted as a split plot based on a randomized complete block design in the research field of the University of Kurdistan located in Dehgolan in 2021. The experimental factors included four levels of irrigation water 50, 75, 100, and 125% of the water requirement of the quinoa crop and the variable included four levels of vermicompost fertilizer to 0, 5, 10, and 15 tons/ha, respectively. The irrigation method used in this experiment was a drip-strip irrigation system. The amount of irrigation water was measured by a volumetric meter installed on the main pipe. The highest yield of quinoa seed equaled 2375 kg/ha was observed in the treatment of 125% of the water requirement and 15 tons/ha of vermicompost and a biological yield of 5560 kg/ha in the treatment of 100% of the water requirement and 15 tons/ha vermicompost. The highest values of water consumption efficiency and water use efficiency were observed in the treatment of 50% water requirement. The application of 15 tons/ha vermicompost caused a significant increase in water use efficiency compared to the control treatment. The highest quinoa harvest index was observed in the treatment of 125% of the crop water requirement.
    Keywords: Drip Irrigation, Water Use Efficiency, Organic fertilizer, Harvest index
  • Mokarrameh Behmanesh, Atefeh Chamani *, Elham Chavoshi Pages 63-78
    Plastic pollution is an important emerging environmental problem with possible impacts on biodiversity and human health. Although the majority of the scholarly attention in this field has been directed to oceans, plastic pollution has not been fully elucidated in freshwater ecosystems. Hence, this study aimed at investigating the spatial distribution and macro- and meso-characteristics of sedimentary plastic waste items along the Zayandeh-Rud River course. 400 types of anthropogenic debris were collected from 21 sampling sites consisting of macroplastic 58.3% (233 items), mesoplastic 18% (72 items), and other waste 23.8% (94 items). Bags (polyethylene), food packs (mainly polypropylene and polystyrene), and bottles (polyethylene terephthalate) were the dominant plastics. The Clean-Coast index was used to determine the river's cleanliness, showing that most parts of the river are clean. The Clean-Coast Index revealed useful implications in evaluating the continuity and success of protective measures such as educational, media, and enforcement actions to reduce river pollution.
    Keywords: Clean-Coast Index, macroplastic, mesoplastic, Plastic pollution, Zayandeh-Rud
  • Bahar Akrami Moghadam, Rasool Ilkhanipour Zeynali, Saman Nikmehr * Pages 79-93
    Preparation of flood zoning maps is one of the primary and necessary measures in the management of flood prone areas. In this study, analytic hierarchy process, and geographic information system were used to assess and zoning the flood potential map in Kurdistan province, Iran. The factors involved in flooding including rainfall, slope, distance from river, drainage density, land use and topographic wetness index were used for zoning and providing flood maps. Effective criteria, except for land use and rainfall, were prepared using the digital elevation model, and each factor was weighted by Expert Choice software. The results showed that rainfall, slope, and distance from the river with weights of 0.409, 0.295, and 0.134 were the most important factors, respectively. In terms of flood potential zoning, different areas of the province were placed in five categories: very low (0.1%), low (1.9%), medium (43%), high (52%) and very high (3%). The flood potential at the outlet of the watersheds limited to the downstream and low-slope areas of main rivers in the western and central parts of the province was very high.
    Keywords: Rainfall, River, Drainage, Slope, land use
  • Bijan Sanaati * Pages 94-108

    In this research work, two machine learning models including Least Squares Support Vector Machines (LS-SVR) and Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) were used to predict the scour depth around the bridge piers. For this purpose, 240 data series including pier geometry, flow condition, sediment characteristics, and some dimensional parameters were used. Dimensional and no dimensional parameters were considered. The performance of the models was evaluated using root mean square error (RMSE), mean absolute percentage error (MAPE), and Nash–Sutcliffe efficiency (NSE) criteria. The results showed that in both models, the use of dimensional parameters for prediction leads to high prediction accuracy. The comparison between the models also showed that the LS-SVR algorithm with the criteria RMSE=46.84, MAPE=38.03, NSE=0.62 for the test data of the first model and RMSE=28.62, MAPE=38.97, NSE=0.67 for the test data results of the second pattern are more accurate than the ANFIS algorithm. This research indicates that machine learning models are a suitable alternative to empirical models in predicting scour depth of bridge piers.

    Keywords: ANFIS, bridge piers, LS-SVR, Machine Learning, prediction, Scour Depth
  • Mehdi Rahmani Fard, Elham Danaee *, Ahmad Khalighi Pages 109-120
    This research was conducted to investigate the effect of planting densities on some morphophysiological characteristics of sports turfgrass under low water stress conditions. The experiment was carried out in the form of split plots, based on a randomized complete block design with three replications. Treatments included low water stress at three levels of 90 (control), 60 and 30% of field capacity (FC), and planting density of 20, 30, and 40 g seed/m2. Seeds were planted according to the desired densities in plots measuring 2×3 m2. Two months after planting, low water stress was applied for three weeks. The results showed that the treatments had a significant effect on the evaluated traits. The highest fresh and dry weight of the aerial part, leaf length, and total chlorophyll content was observed in 90% FC and the density of 20 g seed/m2 treatment. The highest root fresh and dry weight, root volume, and total carbohydrates were obtained in 30% FC and density of 20 g seed/m2 treatment. Moreover, the highest proline content was in 30% FC and density of 40 g seed/m2 treatment. According to the results, the planting density of 20 g seed/m2 and 90% FC had a more favorable effect on the vegetative and physiological indicators of sport turfgrass.
    Keywords: Field capacity, Growth indicators, Proline, Total carbohydrates
  • Kiyoumars Roushangar *, Sepehr Goodarzi, Hamidreza Abbaszadeh Pages 121-136
    One of the significant issues in hydraulic engineering is reducing erosion in rivers by using groynes to preserve soil. The purpose of this study is to investigate numerically the groynes' presence on the sedimentary flow parameters using FLOW-3D software. For this purpose, groynes were examined at angles 30°, 60°, and 90° under 10 scenarios in various discharge and hydraulic conditions. Here, the mesh block with dimensions of 5 mm was chosen as the optimal mesh block for simulating models. In addition, Large Eddy Simulation (LES) turbulence model was used for simulations. In the scenarios where two blades are used scouring is observed in the first blade, while the sedimentation phenomenon was observed in the groyne after the first groyne in the direction of the flow. In the two blades with a distance of 0.60 m from each other, 48 mm erosion occurred. The highest amount of scour is related to the arched groyne (LLeft-Q285) with 45 mm. Discharges have an increased effect on scouring, so by comparing the scenarios with one groyne (I-Q285, I-Q200, and I-Q350), the lowest amount is with the value of 5.5mm corresponding to I-Q200. The insufficient erosion in the angled groynes corresponds to the smaller angle scenario.
    Keywords: Erosion, Groyne, Sedimentation, Scouring, VOF
  • Atefeh Moghbeli, MohammadBagher Rahnama, Nasrin Sayari, Mahdi Naghizadeh, Mohammad Zounemat-Kermani * Pages 137-150

    Constant and proper mixing of water in fish farms is essential for creating maximum uniformity, minimizing stagnant areas, properly distributing oxygen, and removing solid waste from the bottom of the ponds. The effect of the inflow installation mode and inflow momentum force in octagonal ponds was examined on the hydrodynamic flow mixing by laboratory modeling. For this purpose, the inflow was analyzed in three modes with angles of 90, 60, and 30° and the inflowing force at four levels with values of 0.004, 0.009, 0.013, and 0.018 N by the residence time distribution curve and hydraulic efficiency of octagonal ponds. The laboratory modeling results revealed that the inflow at the 90° mode for all four-momentum forces does not form an eddy current and short circuit in the pond's flow, as the result of which the hydraulic efficiency of the pond falls in the weak range. To improve the hydraulic efficiency of the pond, the inflow was installed at 60 and 30° modes; the results demonstrated 2.68 and 3.26 times higher efficiency than the 90° mode. Moreover, for all three inflow installation modes, the hydraulic efficiency had an inverse relationship with the inflow momentum force.

    Keywords: hydraulic efficiency, Recirculating Aquaculture Systems, Residence time distribution, RTD curve, Stagnant region