فهرست مطالب

فصلنامه حفاظت منابع آب و خاک
سال سیزدهم شماره 4 (پیاپی 52، تابستان 1403)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/29
  • تعداد عناوین: 10
|
  • علی عبدزادگوهری*، فاطمه کیخایی، نیازعلی ابراهیمی پاک صفحات 1-9
    زمینه و هدف

    با توجه به محدودیت منابع آب، استفاده درست از آب ضروری است و به کارگیری روش های مناسب آبیاری در مزارع از راهکارهای مناسب در استفاده از آب است. تنش آبی می تواند عملکرد محصول را در مزرعه تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین، روش صحیح آبیاری و مدیریت مصرف آب از موارد اساسی در مزارع می باشد. استراتژی کم آبیاری با رویکرد تامین نیاز آبی را می توان به عنوان یک تکنیک عملی و کارآمد برای اطمینان از عملکرد بیشتر محصول، بدون به خطر انداختن فرآیندهای فیزیولوژیکی و عملکرد در نظر گرفت. لذا زمینه این پژوهش تخمین مقدار آب مصرفی و میزان تبخیر-تعرق گیاه لوبیا با هدف ارزیابی شرایط مزرعه ای و مقایسه آن با روش های تافته، پاسکوئله و رئس می باشد.

    روش پژوهش: 

    پژوهش حاضر به منظور تعیین مقدار آب مصرفی و تبخیر-تعرق لوبیا با استفاده از روش های تافته، پاسکوئله و رئس و بر مبنای حل معکوس تابع تولید عملکرد در استان مرکزی و در ایستگاه ملی تحقیقات لوبیای خمین در ارتفاع 1930 متر از سطح دریا با طول جغرافیایی 49 درجه و57 دقیقه و عرض جغرافیای 33 درجه و 39 دقیقه در سال های 1395 و 1396 اجرا شد. در این آزمایش تیمار آبیاری شامل جویچه ای و قطره ای-نواری به عنوان فاکتور اصلی و مقادیر نیاز آبی شامل 100، 75 و 55 درصد نیاز آبی به عنوان فاکتور فرعی انتخاب و به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. رقم مورد کشت از نوع بومی و زمان کاشت آن در سال اول و دوم به ترتیب روز دهم و نهم خردادماه بود. نوارهای آبیاری قطره ای بر روی پشته ها قرار گرفته و آبیاری تا استقرار کامل گیاهچه در مرحله ظهور سومین سه برگچه ای به صورت یکسان انجام شد.

    یافته ها

    بیشترین عملکرد دانه با میانگین 2683 کیلوگرم بر هکتار در روش آبیاری جویچه ای و با تامین 100 درصد نیاز آبی به دست آمد. در ارزیابی تبخیر-تعرق، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) در روش های تافته، پاسکوئله و رئس به ترتیب 0/160، 8/117 و 0/185 میلی متر و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال (RMSEn) به ترتیب 448/0، 330/0 و 518/0 درصد بود و شاخص توافق یا سازگاری (d) در روش تافته، پاسکوئله و رئس به ترتیب با 295/0، 600/0 و 081/0 درصد بود. در بررسی مقادیر آب آبیاری، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) در روش های تافته، پاسکوئله و رئس به ترتیب 7/156، 5/117 و 3/181 میلی متر و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال (RMSEn) به ترتیب 446/0، 335/0 و 516/0 درصد بود. شاخص توافق یا سازگاری (d) در روش تافته، پاسکوئله و رئس به ترتیب با 324/0، 602/0 و 118/0 درصد بود.

    نتیجه گیری

    به طورکلی و با توجه به نتایج آماری، روش های تافته، پاسکوئله و رئس، برآورد قابل قبولی از مقدار آب آبیاری و میزان تبخیر-تعرق در شرایط جویچه ای و قطره ای-نواری تحت مقادیر مختلف نیاز آبی داشتند. از این رو می توانند به عنوان یک ابزار مناسب در تخمین آب مصرفی در محل مورد مطالعه استفاده شوند.

    کلیدواژگان: سامانه نیاز آب، رقم محلی، نیاز آبی، روش های آبیاری، حل معکوس عددی
  • سعید راشدی، سید عباس حسینی*، سارا نظیف، باقر قرمزچشمه صفحات 11-25
    زمینه و هدف

    در چند دهه اخیر به دلیل رشد صنایع تغییرات شدیدی در اقلیم کره زمین رخ داده است و دمای متوسط آن افزایش قابل توجهی داشته است. تغییرات کاربری اراضی و اقلیم تاثیر بسیار زیادی بر روی دبی و تولید رسوب در حوضه ها داشته است. افزایش تولید رسوبات اثرات زیان بار زیست محیطی و عمرانی زیادی به همراه دارد، از جمله این اثرات می توان به کاهش عمق مفید سد و به تبع آن کاهش عمر سد اشاره کرد. هدف از انجام این مطالعه بررسی روند رسوب گذاری در طول مسیر رودخانه مبارک آباد (حوضه امام زاده ابراهیم) و اثر زمان بر افزایش عمق رسوب مخزن سد لاسک واقع در استان گیلان با استفاده از مدل HEC-RAS در حالت های مختلف برای دامنه زمانی سال های 1376 الی 1450 است.

    روش پژوهش:

     رودخانه مبارک آباد یکی از شاخه های اصلی رودخانه پسیخان است که مهمترین رودخانه تامین کننده آب تالاب انزلی است. این حوضه دارای کاربری های متنوع از جمله جنگل، مرتع تخریب شده، مرتع متوسط و مرتع با کیفیت خوب، مسکونی، شالیزار و... می باشد. برای انجام این مطالعه از تغییرات کاربری اراضی در سال های، 1376، 1386، 1399، 1419 و 1450 استفاده شد. برای سنجش رواناب، رسوب و دبی در سال های آینده (سال های 1419 و 1450) با کمک مدل آماری LARS-WG در دو سناریو (RCP 4.5 و RCP 8.5) و ابزار SWAT مورد بررسی قرار گرفت. برای اجرای مدل HEC-RAS از سه الگوی کاهش سطح به روش بورلند و میلر، روش کاهش سطح مودی و روش افزایش سطح استفاده شد. متغیرهای ورودی مدل در سه بخش نقشه توپوگرافی، اطلاعات دبی، دبی- رسوب و همچنین دانه بندی رسوبات بارگذاری می شود. واسنجی مدل با استفاده از اطلاعات دبی و رسوب در طول دوره مورد مطالعه انجام شد. در این مطالعه تغییرات رسوب گذاری در طول رودخانه مبارک آباد از سرچشمه تا محل احداث سد لاسک بررسی شد. همچنین عمق رسوب مخزن سد در سال های مختلف با استفاده مدل HEC-RAS مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج شبیه سازی این مطالعه نشان داد که با گذر زمان درصد مناطق مسکونی افزایش چشمگیری خواهد یافت و از مساحت مراتع که در بخش جنوبی حوضه قرار دارند کاسته می شود. در حال حاضر در این حوضه 87/1 کیلومتر مربع مساحت کل به بخش مسکونی که شامل چند روستا است اختصاص یافته است. در حالی که در سال 1450 این مقدار به 45/21 کیلومتر مربع خواهد رسید. همچنین مراتع با پوشش متراکم در این حوضه در سال 1376 معادل 65/99 کیلومتر مربع بوده است که در سال 1450 این مقدار به 82/4 کیلومتر مربع کاهش خواهد یافت. نتایج این مطالعه نشان داد که از سرچشمه تا محل احداث سد رسوب گذاری به دلیل کاهش شیب افزایش یافته است و بیشترین مقدار رسوبات در مخزن سد تجمع یافته اند. همچنین مشاهده شد که با گذر زمان عمق رسوبات پشت مخزن سد افزایش چشمگیری یافته است که باعث کاهش کارایی سد می شود. نتایج این مطالعه نشان داد که روند افزایشی در عمق رسوب مخزن وجود دارد، به نحوی که بیشترین مقدار آن در سال 1450 معادل 1/39 متر از ارتفاع آبگیری سد به دست آمده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که در سال های 1450 و 1419 به ترتیب 02/2 و 92/1 میلیون تن رسوب در مخزن سد لاسک ته نشست خواهد کرد.

    نتایج

    با توجه به نتایج به دست آمده از شبیه سازی مدل HEC-RASدر حوضه امام زاده ابراهیم مشاهده می شود در صورتی که برنامه-ریزی دقیق و اجرایی در این منطقه صورت نگیرد، تغییر کاربری اراضی به شدت رخ خواهد داد. این تغییر کاربری ها سبب افزایش فرسایش خاک و تولید رسوب در حوضه می شود. به عبارتی می توان از این تغییر کاربری ها به عنوان زنگ خطری برای نابودی تالاب انزلی یاد کرد. به طور کلی با توجه به شرایط حوضه و فرسایش زیاد آن در بالادست عمر سد لاسک زیاد نخواهد بود و احداث آن سبب کاهش حق آبه تالاب انزلی می شود و این تالاب بین المللی را با سرعت بیشتری به سمت نابودی کامل می کشاند.

    کلیدواژگان: مدل HEC-RAS، منحنی سنجه رسوب، رسوب، سد لاسک، افزایش سطح
  • عادل امین پور، حسینعلی بهرامی، حجت قربانی واقعی * صفحات 27-39
    زمینه و هدف

    با توجه به رشد جمعیت و افزایش تقاضای جهانی به مواد غذایی، استفاده صحیح از منابع آب و خاک به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. تامین منابع آب در اراضی زراعی و باغی به روش آبیاری سفالی از دیرباز در مناطق خشک و نیمه خشک ایران مرسوم بوده است. با این وجود یکی از موانع توسعه این روش گرفتگی نازل های سفالی در اثر هجوم ریشه ها و مسدود شدن منافذ ناشی از رشد جلبک ها، قارچ ها و باکتری ها می باشد. ارائه راه حل کاربردی در مبارزه با هجوم ریشه به سمت دیواره نازل های آبیاری زیرسطحی سفالی (کپسول رسی متخلخل) از اهداف اصلی مقاله حاضر است. این تحقیق به دنبال بررسی اثر اکسید مس افزوده شده به دیواره کپسول های رسی متخلخل در مهار هجوم ریشه است.

    روش پژوهش:

     این پژوهش با هدف کاهش تراکم و توزیع ریشه ها در مجاورت کپسول های رسی متخلخل، با بررسی اثر اکسید مس در دیواره نازل سفالی به عنوان یک ماده بازدارنده حرکت ریشه در قالب طرح کاملا تصادفی با 4 تیمار با غلظت های صفر (شاهد)، ppm 1000 ، ppm 5000 و ppm10000 مس) در 3 تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه تربیت مدرس در سال 1401 بر روی گیاه فلفل دلمه ای رقم 302 انجام شد. در این آزمایش اندازه گیری حجم، طول و وزن خشک ریشه، وزن تر برگ و ساقه، وزن خشک برگ و ساقه و نسبت وزن خشک برگ/ریشه در پایان مرحله رشد رویشی گیاه فلفل دلمه ای انجام شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که سطوح مس بر حجم و طول ریشه گیاه فلفل دلمه ای تاثیر معنی داری نداشته است، اما بر وزن خشک ریشه تاثیر معنی داری داشت. بیشترین وزن خشک ریشه (27/3 گرم) در سطح احتمال 5 درصد مربوط به سطح ppm 10000 سولفات مس بدست آمد. همچنین نتایج بررسی سیستم توزیع ریشه نشان داد که پراکنش توزیع ریشه در تیمار شاهد در همه جهت یکسان بوده است در حالی که در تیمار ppm 10000 سولفات مس این پراکنش در اطراف دیواره کپسول رسی متخلخل به شدت محدود شده بود به طوری که بیشترین تجمع ریشه به دور گسیلنده ها مربوط به تیمار شاهد و کمترین تجمع ریشه در تیمار ppm 10000 قابل مشاهده بود. نتایج نشان داد، کپسول های رسی متخلخل در تیمار شاهد به شدت مورد هجوم ریشه گیاه قرار گرفته بودند و ریشه ها بطور کامل دور کپسول های رسی متخلخل را احاطه کرده بودند. بنابراین افزودن سولفات مس به دیواره کپسول رسی متخلخل و تثبیت آن در منافذ آن به صورت اکسید مس، اثرات مثبتی در مهار هجوم ریشه گیاه به نازل های سفالی به همراه داشته است.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که افزایش غلظت اکسید مس در دیواره سرامیکی کپسول رسی متخلخل، توانسته بود از چسبانندگی ریشه به دیواره بکاهد. در برش عرضی گلدان ها هجوم و تراکم ریشه روی سطح کپسول رسی متخلخل شاهد بصورت ملموسی قابل رویت و مشاهده بود. در حالی که کمترین تراکم ریشه اطراف کپسول های رسی متخلخل مربوط به تیمار ppm 10000 مشاهده شد.

    کلیدواژگان: گرفتگی نازل ها، اکسید کننده های معدنی، فلفل دلمه ای، رطوبت خاک، کپسول رسی متخلخل
  • مصطفی تیموری *، سید مهدی میردامادی، سید جمال فرج الله حسینی، صمد رحیمی سوره، محمدعلی افشار کاظمی صفحات 41-54
    زمینه و هدف

    هدف تحقیق حاضر، مدل سازی سناریوهای حفاظت از منابع آب زیر زمینی استان خراسان جنوبی در شرایط خشکسالی می باشد.

    روش پژوهش: 

    در این راستا این مسئله با استفاده از رویکرد پویایی سیستم دنبال شد و رفتار متغیر مرجع حجم منابع آب زیر زمینی استان خراسان جنوبی در برابر سناریوهای مختلف طی سال های 1392 تا 1420 از طریق کاربرد نرم افزار Vensim شبیه سازی شد. اطلاعات مورد نیاز با مراجعه به سازمان های ذی ربط مانند سازمان آب منطقه ای خراسان جنوبی، سازمان جهاد کشاورزی خراسان جنوبی و مرکز آمار ایران جمع آوری گردید و اطلاعات ورودی مدل در قالب فایل اکسل به مدل فراخوانی شد.

    یافته ها

    نتایج تحقیق نشان داد که اعمال سناریوی کنترل بهره برداری از منابع آب در شرایط خشکسالی نرمال و خشکسالی با شدت پایین، مفید بوده ولی اعمال این سناریو در شرایط خشکسالی بیشتر از 20 درصد، اثرات منفی بر شاخص های اقتصادی بخش کشاورزی خواهد داشت. همچنین سناریوی چهارم الگوی کشت (تاکید بر محصولات استراتژیک) به همراه سناریو پنجم الگوی کشت (محصولات مقاوم به خشکی)، کمترین فشار را بر منابع آب زیر زمینی آورده است. با این وجود، با توجه به اینکه الگوی کشت شماره 4 کمترین ارزش افزوده را ایجاد کرده است، نمی تواند الگوی کارآمدی باشد.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج تحقیق در صورتی که شدت خشکسالی ها در سال های آینده افزایش یاید ولی شرایط کنونی کشاورزی استان خراسان جنوبی از حیث الگوی کشت ادامه پیدا کند، خشکسالی ها بر روی شاخص های اقتصادی اثر نخواهد داشت زیرا در این شرایط کشاورزان با کف شکنی و استخراج بیشتر از منابع آب زیرزمینی، کمبود بارندگی ها را جبران خواهند کرد و اثرات منفی خشکسالی بر روی موجودی منابع آب زیرزمینی نمایان خواهد گذاشت. با عنایت به اثر الگوی کشت بر روی منابع آب زیرزمینی و شاخص های اقتصادی، لازم است تمهیداتی جهت تغییر الگوی کشت اندیشیده شود.

    کلیدواژگان: خراسان جنوبی، خشکسالی، سیستم های پویا، مدل سازی، سناریو
  • آسیه ناروئی، جواد زمانی باب گهری*، شاپور کوهستانی، فریده عباس زاده افشار صفحات 55-65
    زمینه و هدف

    در دهه اخیر استفاده از بیوچار به عنوان اصلاح کننده خاک، مورد توجه پژوهشگران متعددی در سراسر جهان قرار گرفته است. با توجه به گزارش تاثیرات متفاوت بیوچارها بر ویژگی های خاک و نوع محصول حتما باید تاثیرات کاربرد بیوچار به عنوان اصلاح کننده در ارتباط با نوع خاک و نوع محصول مورد بررسی علمی و عملی قرار گیرد تا تاثیرات مثبت و یا منفی آن بررسی و مشخص شود. هدف از تحقیق حاضر، بررسی تاثیر بیوچار حاصل از ضایعات پسته و برگ خرما بر برخی از ویژگی های فیزیکی و آب گریزی خاک بود.

    روش پژوهش: 

    برای این منظور دو نوع خاک (شنی و لوم شنی) با بیوچار برگ خرما و بیوچار تفاله پسته در 4 سطح (1، 2، 3 و 5 درصد وزنی) با هم ترکیب شدند و سطح بدون کاربرد بیوچار هم به عنوان شاهد درنظر گرفته شد. بعد از ترکیب بیوچارها با خاک، به مدت دو ماه در شرایط گلخانه ای خوابانیده و آنکوبه شدند و سپس ویژگی های فیزیکی خاک مانند چگالی ظاهری، سطح ویژه، رطوبت هیگروسکوپی، آبگریزی و رس قابل پراکنش در آن ها اندازه گیری شد و نتایج بدست آمده مورد آنالیز آماری قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که کاربرد بیوچارها به طور کلی موجب کاهش چگالی ظاهری و افزایش سطح ویژه و درصد رطوبت هیگروسکوپی در هر دو خاک مورد مطالعه شده بود. اما در مورد درصد رس قابل پراکنش هرچند کاربرد بیوچار برگ خرما کاهش این پارامتر را در پی داشت، اما بیوچار ضایعات پسته موجب افزایش این پارامتر در مقایسه با شاهد شد. کاربرد 5 درصد بیوچار خرما در هر دو خاک موجب کاهش حدود 60 درصدی پراکنش رس شد اما در مقابل، بیوچار ضایعات برداشت پسته به ترتیب موجب افزایش حدود 43 و 114 درصدی پراکنش رس در خاک شنی و لوم شنی شده بود. به طورکلی سطوح کم کاربرد بیوچارها (سطح 1 درصد) موجب کاهش معنی دار آب گریزی خاک لوم شنی در مقایسه با شاهد شده بود و افزایش سطوح بیوچارها، افزایش آب گریزی خاک را در پی داشت. تاثیر کاربرد بیوچار برگ خرما در خاک لوم شنی بر آب گریزی معنی دار نبود و کاربرد بیوچار ضایعات برداشت پسته تاثیر متفاوتی بر آبگریزی خاک شنی داشت؛ افزایش سطوح بیوچار ضایعات پسته کاهش معنی دار آب گریزی خاک را موجب شد به طوری که کاربرد 5 درصد از بیوچار ضایعات برداشت پسته مقدار این شاخص را در خاک شنی 31 درصد کاهش داده بود. به نظر می رسد بیوچار ضایعات برداشت پسته با افزایش سطح ویژه خاک شنی و از طرفی تمایل بیشتر این ماده به جذب سطحی آب (افزایش رطوبت هیگروسکوپی)، موجب افزایش تمایل خاک شنی به جذب آب و درنتیجه کاهش آب گریزی خاک شده است.

    نتایج

    به طور کلی اثرات بیوچارهای مورد مطالعه بر ویژگی های فیزیکی خاک در هر دو خاک مثبت بود و کاهش چگالی ظاهری و رس قابل پراکنش و افزایش سطح ویژه و رطوبت هیگروسکوپی می تواند افزایش کیفیت خاک را نشان دهد، اما این نتایج بدین معنی نیست که کاربرد بیوچارها می تواند اثرات مثبتی بر رشد گیاه در خاک داشته باشد و باید جنبه های تاثیر این مواد بر ویژگی های دیگر خاک (یعنی ویژگی های شیمیایی) نیز مدنظر باشد. بنابراین اثر بیوچار می تواند تا حد زیادی تحت تاثیر اثر ترکیبی بیوچار بر شرایط خاک قرار گیرد، برای استفاده موثر از بیوچار درخاک های کشاورزی، قبل از استفاده تجاری و عملی از بیوچار در خاک، پیشنهاد می شود تاثیر بیوچار با توجه به شرایط خاک و گیاه مورد مطالعه دقیق قرار گیرد.

    کلیدواژگان: بیوچار پسته، برگ خرما، خاک شنی، ویژگی های هیدرولیکی، لوم شنی
  • مهدی حقیقی، علی دلنواز *، پوریا رشوند، محمد دلنواز صفحات 67-87
    زمینه و هدف

    آب های زیرزمینی یکی از منابع اصلی توسعه پایدار در جوامع بشری بوده که با توجه به تامین آب مورد نیاز بخش های شرب، کشاورزی و صنعت، آلودگی آن ها اثرات مخربی به همراه خواهد داشت. علاوه براین، شبکه انتقال سوخت به دلیل ذخیره سازی و انتقال فرآورده های نفتی از اهمیت بالایی برخوردار است. اهمیت این سیستم در هنگام وقوع حوادثی مانند زلزله از جنبه های مختلف افزایش می یابد. آلودگی منابع آب زیرزمینی براثر نشت از سیستم انتقال سوخت، یکی از اثرات ثانویه زلزله بوده و تاثیر نامطلوبی بر محیط زیست و سلامت انسان بر جای می گذارد. این تحقیق بر ارزیابی آسیب پذیری آب های زیرزمینی در اثر خرابی شبکه انتقال سوخت شهری در برابر وقوع زلزله متمرکز بوده که در قالب مطالعات موردی بر شبکه انتقال سوخت شهر تهران و آبخوان دشت تهران-کرج انجام شده است.

    روش پژوهش: 

    در این تحقیق مدلی تلفیقی برای تحلیل آسیب لرزه ای و ارزیابی ریسک در شرایط عدم قطعیت در شبکه انتقال سوخت شهر تهران تعریف و اجرا شده است. در این مدل پیامدهای آسیب شبکه انتقال سوخت تحت سه سناریو زلزله (با بزرگای 5، 6، 7 ریشتر) بر آلودگی آب های زیرزمینی شهر تهران مورد ارزیابی قرار گرفته است. علاوه براین استراتژی های راهبردی به منظور کاهش اثرات احتمالی آلودگی آب های زیرزمینی ناشی از زلزله ارائه شده است. مدل پیشنهادی جهت ارزیابی آسیب در خط لوله شبکه انتقال سوخت با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه (ANN) توسعه یافته است. همچنین برای ارزیابی آلودگی آب های زیرزمینی بر اساس نشت سوخت از شبکه انتقال سوخت آسیب دیده، از مدل DRASTIC استفاده شده است. در این مطالعات برنامه ریزی استراتژیک براساس استفاده از تکنیک های تصمیم گیری استوار و درجه استواری به منظور کاهش اثرات احتمالی آلودگی آب های زیرزمینی با بهره گیری از تئوری حداقل-حداکثر تاسف، انجام شده است.

    یافته ها

    نتایج این تحقیق نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی توسعه داده شده توانایی بالایی در ارزیابی آسیب (شکست و نشتی) در خط لوله شبکه انتقال سوخت داشته، به گونه ای که ریشه میانگین مربع خطا (RMSE) و ضریب همبستگی R به ترتیب برابر با 0.029 و 0.98 بود. براساس نتایج، میزان خسارت وارده به خط لوله در سناریوی اول (زمین لرزه با بزرگای 5 ریشتر) برابر با 15 نشتی و 2 خرابی، در سناریوی دوم (زمین لرزه با بزرگای 6 ریشتر) برابر با 25 نشتی و 7 خرابی و در سناریوی سوم (زمین لرزه با بزرگای 7 ریشتر) تعداد نشتی ها 27 و 9 شکست بوده است. با توجه به نتایج حاصل از آلودگی آبخوان تحت سه سناریوی زلزله، مشخص می شود که در سناریوی زمین لرزه با بزرگای 5 ریشتر، 30 درصد آبخوان دارای پتانسیل آلودگی متوسط و 55 درصد پتانسیل آلودگی کم، در سناریوی زمین لرزه با بزرگای 6 ریشتر، 45 درصد آبخوان دارای پتانسیل آلودگی متوسط و 18 درصد پتانسیل آلودگی کم و در سناریوی زمین لرزه با بزرگای 7 ریشتر، 55 درصد آبخوان دارای پتانسیل آلودگی متوسط و 22 درصد پتانسیل آلودگی پایینی دارد. در راستای برنامه ریزی استراتژیک کاهش آلودگی آبخوان، استراتژی های مختلف در مقابل سناریوهای مختلف با معیار حداقل-حداکثر تاسف مورد ارزیابی قرار گرفت و در نهایت سه استراتژی برای کاهش آلودگی منابع آب زیرزمینی ارائه شد. با توجه به نتایج، استفاده از استراتژی (عایق بندی محیط پیرامون خط لوله) منجر به کاهش 70 درصدی آلودگی آب های زیرزمینی و استفاده از استراتژی (پیاده سازی سیستم هوشمند لرزه ای برای قطع جریان سیال در وقوع زمین لرزه) که به عنوان استراتژی استوار شناخته شد منجر به کاهش 75 درصدی آلودگی آبخوان شده است.

    نتایج

    براساس نتایج حاصل از ارزیابی عملکرد مدل توسعه داده شده در این پژوهش مشخص گردید که مدل ارائه شده دارای عملکرد قابل قبولی در پیش بینی آسیب پذیری لرزه ای خط لوله انتقال سوخت و ارزیابی آلودگی آبخوان بوده است. این مدل قابلیت پیاده سازی در مناطق مختلف شهری و ارزیابی عملکرد سیستم انتقال سوخت تحت سناریوهای مختلف زمین لرزه و نیز ارزیابی آلودگی آب های زیرزمینی را داشته و به عنوان یک مدل مرجع می تواند به صورت گسترده مورد استفاده فعالان و طراحان قرار گیرد. همچنین بر اساس نتایج حاصل از مدیریت استراتژیک کنترل آلودگی آب زیرزمینی، بهره گیری از استراتژی پیاده سازی سیستم هوشمند لرزه ای برای قطع جریان سیال در وقوع زمین لرزه می تواندبه عنوان یک راهکار فراگیر در راستای کاهش آسیب های زیست محیطی بر منابع آب زیرزمینی به ویژه در مناطق لرزه خیز مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: ANN، برنامه ریزی استراتژیک، DRASTIC، آلودگی آب های زیرزمینی
  • واحد اسلامی تبار، احمد شرافتی *، فرشاد احمدی، وحید رضاوردی نژاد صفحات 89-102
    زمینه و هدف

    استفاده از مقادیر تجزیه و تحلیل شده توسط تابع موجک می تواند دقت شبیه سازی ها را افزایش دهد. با توجه به تغییرات اقلیمی و افزایش مقادیر حدی در سال های اخیر، در این مطالعه سعی گردید تاثیر پردازش سیگنال تحت عنوان تبدیل موجک در بهبود عملکرد مدل جنگل تصادفی در شبیه سازی جریان ماهانه در زیرحوضه های سیمینه رود و مهابادچای در جنوب دریاچه ارومیه در دوره آماری 2019-1971 مورد بحث و بررسی قرار گیرد.

    روش پژوهش: 

    در این مطالعه، دقت مدل جنگل تصادفی در دو مرحله آموزش و آزمون مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا مدل جنگل تصادفی در دو فاز آموزش و آزمایش در شبیه سازی بارش-رواناب در جنوب حوضه دریاچه ارومیه مورد ارزیابی قرار گرفت. در خصوص ارزیابی عملکرد و میزان خطای مدل های مورد مطالعه به ترتیب از آماره های نش-ساتکلیف و جذر میانگین مربعات خطا استفاده شد. در گام بعدی بعد از بررسی عملکرد مدل جنگل تصادفی، اقدام به تجزیه سری های زمانی بارش و دبی جریان در حوضه های مورد مطالعه با استفاده از تابع موجک شد. در این خصوص از دو سطح تجزیه (سطح 1 و 2) و دو تابع موجک Haar و Daubechies استفاده شد. در نهایت با استفاده از مدل جنگل تصادفی به شبیه سازی بارش-رواناب مبتنی بر تئوری موجک تحت عنوان مدل W-RF پرداخته شد.

    یافته ها و تشریح:

     درابتدا مدل جنگل تصادفی در دو فاز آموزش و آزمون مورد بررسی قرار گرفته نتایج شبیه سازی مقادیر دبی جریان نشان داد که مقادیر شبیه سازی شده در محدوده اطمینان 95 درصد واقع شده که میزان خطای شبیه سازی مقادیر دبی جریان با استفاده از آماره RMSE به ترتیب برابر با 22/3 و 91/8 مترمکعب بر ثانیه در فاز آزمایش برای زیرحوضه مهابادچای و سیمینه رود است. جهت بررسی تاثیر تجزیه سری زمانی بر عملکرد مدل RF، از تئوری موجک و تابع موجک های Haar و دابچیز4 در دو سطح تجزیه 1 و 2 استفاده شد. با برآورد دقت و عملکرد مدل تلفیقی W-RF در 4 الگوی ورودی، بهترین الگو بر اساس معیارهای ارزیابی مدل RMSE و NSE انتخاب گردید. نتایج بررسی ها نشان داد که برای تابع موجک Haar، تجزیه سطح 1 عملکرد و میزان خطای بهتری نسبت به نوع سطح 2 در هر دو زیرحوضه دارد. در این مطالعه موجک دابچیز در سطح 1 در فاز آزمایش بهترین عملکرد و کمترین میزان خطا را در شبیه سازی مقادیر دبی جریان در زیرحوضه های مورد مطالعه ارائه کرده و توانسته است میزان خطا را در دو زیرحوضه مهابادچای و سیمینه رود به ترتیب حدود 89 و 80 درصد نسبت به مدل جنگل تصادفی کاهش دهد.

    نتایج

    در نهایت با مقایسه دو مدل RF و W-RF در شبیه سازی مقادیر دبی جریان در دو زیرحوضه مورد مطالعه، نتایج نشان داد که مدل تلفیقی W-RF به دلیل تجزیه سری زمانی مورد مطالعه توانسته است میزان خطا را در دو زیرحوضه مهابادچای و سیمینه رود به ترتیب حدود 89 و 80 درصد کاهش دهد. با توجه به افزایش پیچیدگی شبیه سازی با دخالت تئوری موجک، میزان بهبودی خطا و عملکرد مدل قابل قبول می باشد. مدل تلفیقی W-RF در این مطالعه نتایج قابل اعتمادی را برای شبیه سازی داده های دبی جریان ارائه میدهد تا بتوان از تصمیم گیری و تحلیل ریسک در عملیات بهره برداری از مخزن های پایین دست و مدیریت منابع آب زیرحوضه ها پشتیبانی کند. نتایج به دست آمده به خوبی می تواند در طراحی سامانه های منابع آب به کار گرفته شود.

    کلیدواژگان: شبیه سازی دبی جریان، دابچیز، موجک هار، تبدیل موجک، جنگل تصادفی
  • الهام دانائی، امیر دوست محمدی * صفحات 103-111
    زمینه و هدف

    چمن یکی از مهمترین گیاهان پوششی در اغلب فضاهای سبز می باشد و با توجه به اینکه ایران جزء مناطق خشک و نیمه خشک دنیا محسوب می شود، شوری آب و خاک بر رشد گیاهان تاثیر می گذارد در نتیجه استفاده از چمن های مقاوم به شوری یکی از راه حل های ایجاد فضای سبز در این مناطق می باشد. لذا هدف از این پژوهش بررسی میزان تحمل به شوری چمن ورزشی نسبت به نمک های کلرید سدیم و کلرید پتاسیم می باشد.

    روش پژوهش:

     در فروردین ماه بذرهای چمن اسپرت در منطقه ای واقع در شهرستان کرج به صورت طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در کرت هایی با ابعاد 2 متر مربع (1×2 متر مربع) و با تراکم 40 گرم در متر مربع کشت شدند. تیمارهای آزمایش شامل نمک های کلرید سدیم و کلرید پتاسیم هر کدام با غلظت های صفر، 25، 50 و 75 میلی گرم در لیتر بود. پس از حدود 5 هفته از کاشت بذرها اعمال تنش شوری به مدت یک ماه از طریق آبیاری با نمک ها هر هفته دو بار و هر دفعه با 12 لیتر آب شور انجام شد. سپس نمونه برداری و ارزیابی وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه، کلروفیل کل، پرولین، پروتئین و فعالیت آنزیم های سوپراکسید دیسموتاز و پراکسیداز انجام شد.

    یافته ها

    بررسی داده ها نشان داد، تیمارها تاثیر معنی داری بر صفات مورد ارزیابی داشتند. بیش ترین وزن تر و خشک اندام هوایی (87/4- 85/3 گرم)، وزن تر و خشک ریشه (23/2- 46/1 گرم) و کلروفیل کل (96/16 میلی گرم در گرم) در شاهد مشاهده شد، در حالیکه بیش ترین پروتئین (73/3 میکروگرم در میلی گرم) و فعالیت آنزیم های سوپر اکسید دیسموتاز (62/4 واحد آنزیم در گرم) و پراکسیداز (12/4 واحد آنزیم در گرم) در تیمار کلرید سدیم 75 میلی گرم در لیتر و بیش ترین میزان پرولین (12/8 میلی گرم در گرم) در تیمار 75 میلی گرم در لیتر کلرید پتاسیم مشاهده شد. همچنین کم ترین وزن تر و خشک اندام هوایی (08/3-12/2 گرم) و کلروفیل کل (53/12 میلی گرم در گرم) در تیمار کلرید پتاسیم 75 میلی گرم در لیتر و کم ترین وزن تر و خشک ریشه (96/0- 59/0 گرم) در تیمار کلرید سدیم 75 میلی گرم در لیتر بدست آمد و کمترین میزان پرولین (48/4 میلی گرم در گرم)، پروتئین (48/2 میکروگرم در میلی گرم) و فعالیت آنزیم های سوپر اکسید دیسموتاز (00/3 واحد آنزیم در گرم) و پراکسیداز (93/2 واحد آنزیم در گرم) در شاهد بود.

    نتایج

    با توجه به نتایج به دست آمده، چمن ورزشی با افزایش ترکیباتی نظیر پرولین، پروتئین و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی توانست شرایط تنش در سطح شوری 25 و 50 میلی گرم در لیتر را تا حدودی تحمل کند، اما افزایش غلظت نمک های به کاربرده شده خصوصا نمک کلرید پتاسیم (75 میلی گرم در لیتر) بیش ترین تاثیر را در کاهش صفات رویشی و افزایش فعالیت آنزیمی چمن ورزشی داشت.

    کلیدواژگان: پراکسیداز، کلرید کلسیم، کلرید پتاسیم، سوپر اکسید دیسموتاز، پروتئین
  • مرتضی صالحی سربیژن*، حمیدرضا دزفولیان صفحات 113-126
    زمینه و هدف

    بارندگی یکی از پدیده های پیچیده طبیعی و از مهم ترین اجزای چرخه آب بوده و در سنجش خصوصیات اقلیمی هر منطقه نقش بسیار مهمی ایفا می کند. شناخت میزان و روند تغییرات بارش به عنوان یکی از عناصر مهم هواشناسی، از یک سو جهت داشتن مدیریت اثربخش و برنامه ریزی دقیق تر برای بخش های کشاورزی، اقتصادی و اجتماعی و از سوی دیگر برای مطالعاتی مانند رواناب ها، خشک سالی ها، وضعیت آب های زیرزمینی و سیلاب ها ضروری است. همچنین پیش بینی بارش در مناطق شهری تاثیر بسیار زیادی بر کنترل ترافیک، جریان فاضلاب ها و فعالیت های ساخت وساز دارد.

    روش پژوهش: 

    هدف این مطالعه مقایسه دقت مدل های کلاس بندی درخت تصمیم (چاید (CHAID)، درخت تصمیم C5، نیو بیزین (NB)، کوئست (Quest) و جنگل تصادفی)، k نزدیک ترین همسایگی (KNN)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) جهت پیش بینی وقوع بارش باران با استفاده از داده های یک دوره 50 ساله در ایستگاه سینوپتیک فرودگاه همدان است. در این مطالعه از 80 درصد داده ها جهت آموزش و از 20 درصد داده ها جهت صحت سنجی مدل ها استفاده شده و نتایج حاصل از اجرای مدل ها با استفاده از معیارهای ماتریس درهم ریختگی (اغتشاش)، منحنی ROC و شاخص AUC مقایسه شدند. برای ساخت متغیر کلاس بندی داده های بارش و عدم بارش، با توجه به داده های بارش، روزهای سال در دو کلاس روزهای وقوع بارش (y) و روزهای عدم وقوع بارش (n) دسته بندی شدند. در این تحقیق پیش پردازش داده ها با استفاده از پیش پردازش خودکار داده ها (ADP) انجام شده و آنگاه کاهش ابعاد متغیرها از روش PCA استفاده شد.

    یافته ها

    در این مطالعه با توجه به روش PCA ابعاد متغیرها به 5 بعد کاهش یافت. همچنین از داده های موجود تقریبا 80 درصد، روزها بدون بارش و 20 درصد روزها با بارش هستند. نتایج تحقیق نشان داد که مدل KNN با معیار صحت 9/91 برای داده های آموزشی و مدل SVM، 13/89 درصد برای داده های آزمون بهترین عملکرد را بین مدل های داده کاوی داشتند. شاخص AUC مدل KNN برابر 97/0 در داده های آموزشی و در داده های آزمون مقدار 94/0 برای الگوریتم SVM به دست آمد. همچنین با توجه به منحنی عملکرد سیستم (ROC) برای داده های بارش همدان مدل KNN نسبت به سایر مدل ها عملکرد بهتری را دارا می باشد. توجه به شاخص حساسیت در ماتریس اغتشاش، مدل های KNN و SVM در پیش بینی عدم وقوع بارش برای داده های آموزش بهتر عمل کردند. با توجه به شاخص خاصیت در پیش بینی وقوع بارش مدل های RT و KNN نتایج بهتری داشتند.

    نتایج

    نتایج تحقیق نشان داد که در داده های آموزش مقدار معیار صحت برای مدل های RT، C5، ANN، SVM، BN،KNN ، CHAID و QUEST به ترتیب 82/86، 78/89، 55/89، 96/89، 06/88، 9/91، 29/88 و 46/87 بدست آمده اند. همچنین این معیار در داده های آزمون برای این مدل ها به ترتیب 2/83، 9/87، 12/88، 13/89، 12/87، 19/88، 93/86 و 76/86 به دست آمد. مقدار شاخص AUC در داده های آموزش برای مدل های RT، C5، ANN، SVM، BN،KNN ، CHAID و QUEST به ترتیب 94/0، 92/0، 94/0، 94/0، 93/0، 97/0، 93/0 و 89/0 به دست آمد. همچنین این معیار در داده های آزمون برای این مدل ها به ترتیب 89/0، 89/0، 93/0، 94/0، 92/0، 90/0، 92/0 و 88/0 برآورد شد. همان طور که مشاهده شد، با توجه به معیارهای صحت و شاخص AUC در داده های آموزش مدل KNN و با توجه به داده های آزمون مدل SVM کارا تر در پیش بینی بارش باران بودند.

    کلیدواژگان: شبکه عصبی مصنوعی، مدل K نزدیک ترین همسایگی، ماشین بردار پشتیبان، پیش بینی بارش باران، مدل های درخت تصمیم
  • امیرحسین اسدیان*، شهاب امام زاده صفحات 127-140
    زمینه وهدف

    در این مطالعه پهنه بندی سیلاب در رودخانه کارون در بازه قلعه زراس تا جعفرآباد مشخص شده است. به این منظور با استفاده از نقشه توپوگرافی و تصاویر ماهواره ای، مسیر دقیق رودخانه تعیین و پردازش اولیه بر روی اطلاعات آن صورت گرفت. سپس پهنه بندی سیل با دوره های بازگشت 500 سال، 200سال، 100سال، 50 سال، 25سال، 10 سال، 2سال به دست آمد.مواد ها و

    روش ها

    در این تحقیق پهنه بندی سیلاب رودخانه کارون که یکی از رودخانه های اصلی و دائمی استان خوزستان است در بازه قلعه زراس تا جعفر آباد مورد بررسی قرار گرفت . هدف پژوهش حاضر، پهنه بندی خطر وقوع سیلاب وشناسایی روستاهای در معرض خطر سیل، از طریق تهیه نقشه حریم رودخانه برای دوره بازگشت 500 سال، 200 سال، 100 سال، 50سال، 25 سال، 10 سال، 2 سال در رودخانه کارون با استفاده از مدل Hec-RAS در محیط ARC-GIS است. در این پژوهش دبی های این رودخانه بر اساس احتمال وقوع آن با استفاده توزیع آماری Johnson sb محاسبه شد.

    یافته ها

    در این پژوهش علاوه بر محاسبه پارامترهای عمق سیلاب و سرعت جریان، عواملی مانند تنش برشی و قدرت جریان برای دوره بازگشت های مختلف محاسبه و مورد برر قرار گرفت. تنش برشی و قدرت جریان جزء پارامترهای موثر در خطر سیلاب می باشد بنابراین بررسی آن ها اهمیت دارد.

    نتایج

    در این تحقیق پهنه بندی خطر وقوع سیلاب انجام شد و روستاهای در معرض خطر سیل از طریق تهیه نقشه حریم رودخانه برای دوره بازگشت 500 سال، 200 سال، 100 سال، 50 سال، 25 سال، 10 سال، 2 سال شناسایی شد و دبی های این رودخانه بر اساس احتمال وقوع آن با استفاده توزیع آماری Johnson sb محاسبه شد.از میان 10 روستای واقع در امتداد رودخانه کارون، روستاهای جعفرآباد، کنار هشت لک، قلعه زراس، پل جاده جدید لالی، آسیب پذیرترین مناطق هستند که بدون توجه به قوانین ساخت وساز و عدم رعایت حریم رودخانه در بستر اصلی آن ساخته شده اند. عواملی مانند تغییر کاربری اراضی و تبدیل سیلاب دشت ها به اراضی کشاورزی و باغی، عدم توجه به حریم رودخانه و تجاوز به بسترطغیانی رودخانه سبب افزایش پتانسیل وقوع خطر سیلاب و درنتیجه آسیب پذیری بیشتر روستاها به ویژه در پهنه سیلابی با دوره بازگشت 500 ساله شده است.

    کلیدواژگان: رودخانه کارون، الحاقیه HEC، GEO، RAS، مدل HEC-RAS، پهنه بندی سیلاب
|
  • Ali Abdzad Gohari *, Fatemeh Keykhaei, Niazali Ebrahimipak Pages 1-9
    Background and Aim

    Due to the limitation of water resources, proper use of water is necessary, and the use of appropriate irrigation methods in fields is an appropriate strategies to use water. Water stress can affect crop yield in the field. Therefore, the correct method of irrigation and management of water consumption is one of the basic issues in farms. The deficit irrigation strategy with the water requirement supply approach can be considered as a practical and efficient technique to ensure more crop yield, without compromising the physiological processes and yield. Therefore, the scope of this research is to estimate the amount of water consumed and the amount of evapotranspiration of the bean plant with the aim of evaluating the field conditions and comparing it with Tafteh, Pasquale and Raes methods.

    Method

    The present study aims to determine the amount of water use and evapotranspiration of bean using Tafteh, Pasquale and Raes methods and based on the inverse solution of the yield production function in Markazi Province and at the Khomin Bean National Research Station at an altitude of 1930 meters above sea level with a length of 49 degrees and 57 minutes of latitude and 33 degrees and 39 minutes of latitude were implemented in 2016 and 2017. In this experiment, the irrigation treatment including furrow and drip-tape as the main factor and, the values of water requirement including 100, 75 and 55% of water requirement as a sub-factor and in the form of split plots in the form of randomized complete blocks design were done in three replications. Cultivated variety was of native type and its planting time was on the 10th and 9th of June respectively in the first and second year. Drip irrigation tapes were placed on the stacks and irrigation was carried out in the same way until the seedling was fully established in the stage of emergence of the third three leaves.

    Results

    The highest seed yield with an average of 2683 kg/ha was obtained in the furrow irrigation method and by providing 100% of the water requirement. In evaluating evapotranspiration, the root mean square error (RMSE) in Tafteh, Pasquale and Raes methods were 0.160, 117.8 and 0.185 mm respectively and the root mean square normal error (RMSEn) were 0.448, 0.330 and 0.518 percent respectively. The index of agreement or compatibility (d) in Tafteh, Pasquale and Raes methods were 0.295, 0.600 and 0.081% respectively. In the investigation of irrigation water amounts, the root mean square error (RMSE) in Tafteh, Pasquale and Raes methods was 156.7, 117.5, and 181.3 mm, respectively, and the root mean square normal error (RMSEn) was 0.446, 0.335 and 0.516 percent respectively. The index of agreement or compatibility (d) in Tafteh, Pasquale and Raes methods were 0.324, 0.602 and 0.118% respectively.

    Conclusion

    In general and according to the statistical results, Tafteh, Pasquale and Raes methods had an acceptable estimate of the amount of irrigation water and the amount of evapotranspiration in the furrow and drip conditions under different amounts of water requirement. Therefore, they can be used as appropriate tool in the estimation of water use in the studied area.

    Keywords: numerical inverse solution, Water requirement, Irrigation methods, Niazab system, Native Cultivar
  • Saeed Rashedi, Seyed Abbas Hosseini *, Sara Nazif, Bagher Ghermezcheshmeh Pages 11-25
    Introduction

    In the last few decades, due to the growth of industries, drastic changes have occurred in the climate of the planet, and its average temperature has increased significantly. Land use changes and climate have had a great impact on discharge and sediment production in watershed. The increase in the production of sediments has many harmful environmental and constructional effects; among these effects we can mention the reduction of the useful depth of the dam and consequently the reduction of the life of the dam. The purpose of this study is to investigate the process of sedimentation along the Mubarakabad River (Emamzadeh Ebrahim watershed) and the effect of time on the increase in the sedimentation depth of the Lasak dam reservoir located in Guilan province using the HEC-RAS model in different states for the time range of 1997 to 2071.

    Methods

    Mubarakabad River is one of the main branches of Pasikhan River, which is the most important river supplying water to Anzali wetland. This watershed has various uses, including forest, degraded pasture, medium pasture and good quality pasture, residential, paddy field, etc. To carry out this study, land use changes in the years 1997, 2007, 2020, 2040 and 2071 were used. In order to measure the runoff, sediment and flow rate in the coming years (2022 and 2071) with the help of the LARS-WG statistical model in two scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5) and SWAT tool was investigated. To implement the HEC-RAS model, three models of surface reduction were used: Borland and Miller's method, Moody's surface reduction method and surface increase method. The input variables of the model are loaded in three sections: topographic map, discharge information, discharge-sediment, and sediment grading. The model was calibrated using discharge and sediment data during the study period. In this study, changes in sedimentation along the Mubarakabad River from upstream to the construction site of Lasak Dam were investigated. Also, the sedimentation depth of the dam reservoir was investigated in different years using the HEC-RAS model.

    Results

    The simulation results of this study showed that with passing of time, the percentage of residential areas will increase significantly and the area of pastures located in the southern part of the basin will decrease. Currently, in this basin, the total area of 1.87 km2 has been allocated to the residential sector, which includes several villages. While in 2071, this amount will reach 21.45 km2. Also, pastures with dense coverage in this basin in 1997 were equal to 99.65 km2, and in 2071 this amount will decrease to 4.82 km2. The results of this study showed that from the source to the construction site of the dam, sediment deposition has increased due to the reduction of the slope, and the largest amount of sediments have accumulated in the reservoir of the dam. It was also observed that with passing time, the depth of sediments behind the dam reservoir has increased significantly, which reduces the efficiency of the dam. The results of this study showed that there is an increasing trend in the sedimentation depth of the reservoir, so that its maximum value was obtained in 2071, equivalent to 39.1 meters from the height of the dam intake. The results of this study show that in the years 2071 and 2040, 2.02 and 1.92 million tons of sediment will settle in the Lasak dam reservoir, respectively.

    Conclusion

    According to the results obtained from the HEC-RAS model simulation in the Emamzadeh Ebrahim watershed, it can be seen that if detailed and executive planning is not done in this area, land use change will occur severely. This change of uses causes the increase of soil erosion and production of sediment in the watershed, in other words, this change of uses can be considered as an alarm for the destruction of Anzali Wetland. In general, due to the conditions of the watershed and its high erosion upstream, the life of the Lasak dam will not be long, and its construction will reduce the water rights of the Anzali wetland and lead this international wetland to complete destruction at a faster rate.

    Keywords: HEC-RAS model, Sediment, sediment rating curves, Level rise, Lasak dam
  • Adel Aminpour, Hosseinali Bahrami, Hojjat Ghorbani Vaghei * Pages 27-39
    Background and Aim

    Due to the population growth and the increase in global demand for food security, the correct use of water and soil resources, especially in arid and semi-arid regions, is necessary and inevitable. Providing water sources in agricultural and garden lands by clay irrigation method has been customary in arid and semi-arid regions of Iran for a long time. However, the development of this method has not received much attention due to the invasion of the roots into the clay nozzles and the clogging of the pores caused by the growth of algae, fungi, and bacteria. One of the main goals of this article is to provide a practical solution to combat root invasion towards the wall of clay subsurface irrigation nozzles (porous clay capsules). This research seeks to investigate the effect of copper oxide added to the porous clay capsule wall in inhibiting root invasion.

    Method

    This research aims to reduce the density and distribution of roots in the vicinity of porous clay capsules, by investigating the effect of copper oxide on the wall of the clay nozzle as an inhibitor of root movement in the form of a completely randomized design with 4 treatments with zero concentrations (control). 1000ppm, 5000ppm and 10000ppm copper) in 3 replications in the research greenhouse of Tarbiat Modares University in 1401 on sweet pepper variety 302. In this experiment, the volume, length and dry weight of root, fresh weight of leaf and stem, dry weight of leaf and stem and ratio of dry weight of leaf/root were measured at the end of vegetative growth stage of the bell pepper plant.

    Results

    The results showed that copper levels did not have a significant effect on the volume and length of the bell pepper plant's root, but it had a significant effect on the dry weight of the root. The highest root dry weight (3.27 grams) was obtained at the probability level of 5% corresponding to the level of 10000 ppm of copper sulfate. Also, the results of the investigation of the root distribution system showed that the distribution of the root distribution in the control treatment was the same in all directions, while in the 10000 ppm copper sulfate treatment, this distribution was severely limited around the wall of the clay nozzles, so that the most the root accumulation around the nozzles was related to the control treatment and the lowest root accumulation was visible in the 10000 ppm treatment. The results showed that the highest development of the root system around the nozzles was related to the control treatment and the lowest was observed in the 10000 ppm treatment in the control treatment, the porous clay capsule were heavily invaded by plant roots and the roots completely surrounded the porous clay capsules. Therefore, adding copper sulfate to the wall of the porous clay capsule and fixing it in its pores as copper oxide has had positive effects in inhibiting the invasion of plant roots into clay nozzles.

    Keywords: Soil moisture, mineral oxidizers, clogging of nozzles, porous clay capsule, Bell pepper
  • Mostafa Teimoori *, Sayed Mehdi Mirdamadi, Sayed Jamal Farajolah Hosseini, Samad Rahimi Sooreh, MohamadALI Afshar kazemi Pages 41-54
    Background and Aim

    The purpose of this research is to model scenarios for the protection of underground water resources in South Khorasan province in drought conditions.

    Methods

    In this regard, this problem was followed using the system dynamics approach and the behavior of the reference variable "Volume of underground water resources of South Khorasan Province" was simulated against different scenarios during the years 2013 to 2014 through the use of Vensim software. The required information was collected by referring to relevant organizations such as South Khorasan Regional Water Organization, South Khorasan Agricultural Jihad Organization and Iran Statistics Center, and the input data of the model was called into the model in the form of an Excel file.

    Results

    The results of the research showed that applying the control scenario of water resources exploitation in normal drought conditions and drought with low intensity is useful, but applying this scenario in drought conditions of more than 20% will have negative effects on the economic indicators of the agricultural sector. Also, the fourth scenario of the cultivation pattern (emphasis on strategic crops) along with the fifth scenario of the cultivation pattern (drought-resistant crops) have brought the least pressure on underground water resources. Nevertheless, considering that cultivation pattern No. 4 has created the least added value, it cannot be an efficient pattern.

    Conclusion

    According to the results of the research, if the severity of droughts increases in the coming years, but the current agricultural conditions of South Khorasan province continue in terms of cropping patterns, droughts will not have an effect on economic indicators, because in these conditions, farmers By breaking the ground and extracting more from underground water sources, they will compensate for the lack of rainfall and will show the negative effects of drought on the stock of underground water resources. Considering the effect of the cultivation pattern on underground water resources and economic indicators, it is necessary to think of measures to change the cultivation pattern.

    Keywords: Modeling, Dynamic Systems, South Khorasan, Drought, Scenario
  • Asieh Naroui, Javad Zamani *, Shapour Koohestani, Farideh Abbaszadeh Afshar Pages 55-65
    Background and purpose

    In recent decade, biochar application as a soil amendment has received attention from many researchers around the world. With respect to report of different impacts of biochars on soil properties and crop type the use of biochar in soil as an amendment must be scientifically and practically studied in relation to the type of soil, type of biochar and type of plant to investigate and determine its positive or negative effects. The aim of this study was to investigate the effect of biochar derived from pistachio waste and date palm leaves on some physical properties and water repellency of soil.

    Materials and Methods

    For this purpose, two types of soil (i.e. sand and sandy loam) were combined with two types of biochar, date palm leaf biochar (DPLB) and pistachio harvesting waste biochar (PHWB), at 4 application levels (1, 2, 3, and 5% by weight), also the treatment without biochar application was considered as a control. These biochars were mixed with soil and after a two-month incubation period, then physical properties of soil such as bulk density, specific surface area, hygroscopic moisture, water repellency, and dispersible clay were measured and the obtained results were statistically analyzed.

    Results

    The results showed that the application of biochars generally decreased the bulk density (BD) and increased the specific surface area (SSA) and hygroscopic moisture content (HMC) in the both soils. Although the application of DPLB caused decrease in dispersible clay (DC) of the soils but PHWB increased this parameter compared to the control. Application of 5% DPLB in both soils reduced DC by 60% but on the other hand, PHWB increased DC by 43% and 114% in sandy soil and sandy loam soil, respectively. In general, the low levels of biochar application (1% level) caused a significant decrease in the water repellency of sandy loam soil compared to the control, and increasing the levels of biochar application, resulted in an increase in soil hydrophobicity. The effect of DPLB application in sandy loam soil on water repellency was not significant, and the application of PHWB had a different effect on water repellency of sandy soil. Increasing levels of PHWB caused a significant decrease in water repellency of sandy soil, so that the application of 5% of PHWB reduced this index by 31% in this soil. It seems that PHWB has increased the SSA of sandy soil and on the other hand, the greater tendency of this biochar to absorb water on the surface (increased HWC), has increased the tendency of sandy soil to suck the water, so decreased the water repellency of this soil.

    Conclusion

    In general, the effects of the studied biochars on the physical properties of the both soils were positive, and the reduction of the BD and DC also the increasing of the SSA and HWC could be considered as an increasing in the soil quality, but this doesn't mean that the application of biochars can have positive effects on plant growth in the soil, because the aspects of the impact of these amendments on other soil properties (i.e. chemical properties) should also be considered. So, considering that the effect of biochar can be greatly influenced by the combination of biochar properties and soil conditions, effective use of biochar in agricultural soils requires prior evaluation of the biochar effect based on soil and plant conditions.

    Keywords: sandy loam, Hydraulic properties, palm leaf, sandy soil, Pistachio biochar
  • Mahdi Haghighi, Ali Delnavaz *, Poorya Rashvand, Mohammad Delnavaz Pages 67-87
    Background and Aim

    Groundwater is one of the main sources of sustainable development in human societies, and due to the supply of water needed by the drinking, agriculture, and industry sectors, their pollution will have destructive effects. In addition, the fuel transmission network is of great importance due to the storage and transportation of petroleum products. The importance of this system increases in various aspects during events such as earthquakes. Pollution of underground water sources due to leakage from the fuel transmission system is one of the secondary effects of the earthquake and leaves an adverse effect on the environment and human health. This research is focused on evaluating the vulnerability of groundwater due to the failure of the urban fuel transmission network against the occurrence of an earthquake, which was conducted in the form of case studies on the fuel transmission network of Tehran city and the Tehran-Karaj plain aquifer.

    Method

    In this research, a unified model for seismic damage analysis and risk assessment under conditions of uncertainty in the fuel transmission network of Tehran city has been defined and implemented. In this model, the consequences of damage to the fuel transmission network under three earthquake scenarios (magnitude 5, 6, 7 on the Richter scale) have been evaluated on the pollution of underground water in Tehran. In addition, strategic strategies have been presented in order to reduce the effects of groundwater pollution caused by earthquakes. The proposed model uses a multi-layer perception artificial neural network (ANN). Also, the DRASTIC model has been used to evaluate groundwater pollution based on fuel leakage from the damaged fuel transmission network. In these studies, strategic planning has been done based on the use of robust decision-making techniques and the degree of robustness in order to reduce the probable effects of groundwater pollution by using the theory of minimum-maximum regret.

    Results:

     The results of this research showed that the developed artificial neural network model has a high ability to assess damage(failure-leakage) in the pipeline of the fuel transmission network so that the root-mean-square error (RMSE) and the correlation coefficient R are equal to 0.029 and 0.98 respectively. Based on the results, the amount of damage to the pipeline in the first scenario (Mw=5) is equal to 15 leaks and 2 failures, in the second scenario (Mw=6), it is equal to 25 leaks and 7 failures and in the third scenario (Mw=7) the number of leaks was 27 and 9 failures. According to the results obtained from aquifer pollution under three earthquake scenarios, it is clear that in the scenario of an earthquake with Mw=5, 30% of the aquifer has medium pollution potential and 55% of the potential of low pollution, in the scenario of an earthquake with Mw=6, 45% The aquifer has medium pollution potential and 18% has low pollution potential, and in the earthquake scenario with Mw=7, 55% of the aquifer has medium pollution potential and 22% has low pollution potential. In line with the strategic planning of aquifer pollution reduction, different strategies were evaluated against different scenarios with the minimum-maximum regret criterion. Finally, three strategies were presented to reduce the pollution of underground water resources. According to the results, the use of the strategy (insulation of the environment around the pipeline) led to a 70% reduction in groundwater pollution, and the use of the strategy (implementation of an intelligent seismic system to cut off the fluid flow in the event of an earthquake), which was known as a robust strategy, led to aquifer pollution has been reduced by 75%.

    Conclusion

    Based on obtained results from the performance evaluation of the model developed in this research, it was found that the presented model had an acceptable performance in predicting the seismic vulnerability of the fuel transmission pipeline and assessing the pollution of the aquifer. This model has the ability to be implemented in different urban areas and to evaluate the performance of the fuel transmission system under different earthquake scenarios, as well as to evaluate groundwater pollution. Also, based on the results of the strategic management of groundwater pollution control, implementing an intelligent seismic system to cut off the fluid flow in the event of an earthquake can be used as a comprehensive solution to reduce environmental damage to groundwater resources specifically in the seismic regions.

    Keywords: Groundwater pollution, Strategic planning, DRASTIC, ANN
  • Vahed Eslamitabar, Ahmad Sharafati *, Farshad Ahmadi, Vahid Rezaverdinejad Pages 89-102
    Introduction

    Using the values analyzed by the wavelet function can increase the accuracy of the simulations. Considering the climatic changes and the increase of extreme values in recent years, in this study, we made an effort that the effect of signal processing under the name of wavelet transformation in improving the performance of random forest model in simulating monthly river flow in Siminehrood and Mahabadchai sub-basins in the south of Lake Urmia has been discussed and investigated in the period of 1971-2019.

    Materials and Methods

    In this study, the accuracy of the random forest model has been investigated in two steps of training and testing. At first, the random forest model was evaluated in two phases of training and testing in rainfall-runoff simulation in the south of Lake Urmia basin. Nash-Sutcliffe statistics and root mean square error were used to evaluate the performance and error rate of the studied models, respectively. In the next step, after investigating the performance of the random forest model, the time series of rainfall and river flow in the studied basins were analyzed using the wavelet function. In this regard, two analysis levels (level 1 and 2) and two Haar and Daubechies wavelet functions were used. Finally, using the random forest model, rainfall-runoff simulation based on the wavelet theory was done under the name of W-RF model.

    Results and Dissection: 

    At First, the random forest model was investigated in two phases of training and testing, and the simulation results of the river flow values showed that the simulated values were within the 95% confidence interval, and the error rate of the river flow simulation using the RMSE statistic is 3.22 and 8.91 cubic meters per second in the test phase for Mahabadchai and Siminehrood sub-basins, respectively. In order to investigate the effect of time series analysis on the performance of the RF model, wavelet theory and Haar and Daubechies 4 wavelet functions were used in decomposition levels 1 and 2. By estimating the accuracy and performance of the hybrid W-RF model in 4 input patterns, the best pattern was selected based on the RMSE and NSE model evaluation criteria. The research results showed that for the Haar wavelet function in level 1 decomposition has better performance and error rate than level 2 type in both sub-basins. In this study, the Daubechies wavelet at level 1 in the test phase has provided the best performance and the lowest error rate in the simulation of the river flow values in the studied sub-basins and has been able to reduce the error rate in the two sub-basins of Mahabadchai and Siminehrood respectively by about 89 and 80 percent compared to the random forest model.

    Conclusion

    Finally, by comparing the RF and W-RF models, the simulation results of river flow in the two studied sub-basins showed that the integrated W-RF model was able to reduce the error rate in the two sub-basins of Mahabadchai and Siminehrood to reduce by 89 and 80% respectively. Considering the increase in simulation complexity with the involvement of wavelet theory, the error recovery rate and model performance are acceptable. The integrated W-RF model in this study provides reliable results for the simulation of river flow data in order to support decision-making and risk analysis in the exploitation of downstream reservoirs and the management of water resources in sub-basins. The obtained results can be used in the design of water resources systems.

    Keywords: Random forest, Wavelet Transform, Daubechies, Haar wavelet
  • Elham Danaee *, Amir Doostmohamadi Pages 103-111
    Background and Aim

    Grass is one of the most important cover plants in most green spaces, and considering that Iran is considered one of the dry and semi-arid regions of the world, water and soil salinity affects the growth of plants, as a result, using salt-resistant grass is one of the solutions to create green space in these areas. Therefore, the purpose of this research is to investigate the salinity tolerance of sport turfgrass caused by sodium chloride and potassium chloride salts.

    Method

    In April, sports grass seeds were planted in an area located in Karaj province in the form of a r randomized complete block design with three replications in plots of 2 m2 (1 x 2 m2) and were cultivated with a density of 40 g m-2. The experimental treatments included sodium chloride and potassium chloride salts with concentrations of zero, 25, 50 and 75 mg l-1. After about 5 weeks of planting the seeds, salt stress was applied for one month through irrigation with salts twice a week and each time with 12 liter of salt solution and then sampling was done to evaluate fresh and dry weight of shoots and roots, total chlorophyll, proline, protein and activity of superoxide dismutase and peroxidase enzymes.

    Results

    Data analysis showed that the treatments had a significant effect on the assessed traits. The highest fresh and dry weight of shoots (3.85-4.87 g) and roots (1.46-23.2 g) and total chlorophyll (16.96 mg g-1) were observed in the control, while the highest protein (3.73 μg mg-1) and activity of superoxide dismutase (4.62 enzyme units g-1) and peroxidase (4.12 enzyme units g-1) in 75 mg l-1 sodium chloride treatment and the highest proline content (12/ 8 mg g-1) was observed in 75 mg l-1 potassium chloride treatment, also the lowest fresh and dry weight of aerial parts (2.12-3.08 g) and total chlorophyll (12.53 mg g-1) in 75 mg l-1 potassium chloride treatment and the lowest fresh and dry weight of roots (0.59-0.96 g) were obtained in 75 mg l-1 sodium chloride treatment, and the lowest content of proline (4.48 mg g-1), protein (2.48 μg mg-1) and the activities of superoxide dismutase (3.00 enzyme units g-1) and peroxidase (2.93 enzyme units g-1) were in the control.

    Conclusion

    According to the obtained results, sport turfgrass was able to tolerate stress conditions in 25 and 50 mg l-1 salt stress to some extent by increasing compounds such as proline, protein and antioxidant enzyme activity, but increasing the concentration of salts used, especially potassium chloride salt (75 mg l-1) had the greatest effect in reducing the vegetative traits and increasing the enzyme activity of sport turfgrass.

    Keywords: superoxide dismutase, Calcium chloride, Potassium Chloride, Protein, Peroxidase
  • Morteza Salehi Sarbijan *, Hamidreza Dezfoulian Pages 113-126
    Background and Aim

    Rainfall is one of the complex natural phenomena and one of the most crucial component of the water cycle, playing a significant role in assessing the climatic characteristics of each region. Understanding the amount and trends of rainfall changes is essential for effective management and more precise planning in agricultural, economic, and social sectors, as well as for studies related to runoff, droughts, groundwater status, and floods. Additionally, rainfall prediction in urban areas has a significant impact on traffic control, sewage flow, and construction activities.

    Method

    The objective of this study is to compare the accuracy of classification models, including Chi-squared Automatic Interaction Detector (CHAID), C5 decision tree, Naive Bayes (NB), Quest tree, and Random Forest, k-Nearest Neighbors (KNN), Support Vector Machine (SVM), and Artificial Neural Network (ANN) in predicting rainfall occurrence using 50 years of data from the synoptic station at Hamedan Airport. In this study, 80% of the data is used for training the models, and 20% for model validation and the results obtained from the model executions are compared using metrics such as confusion matrix, Receiver Operating Characteristic (ROC) curve, and the Area Under the Curve (AUC) index. To create the classification variable for rainfall and non-rainfall data, based on rainfall data, the days of the year are categorized into two classes: days with rainfall (y) and days without rainfall (n). Data preprocessing is performed using Automatic Data Preprocessing (ADP). Then, Principal Component Analysis (PCA) is employed to reduce the dimensions of the variables.

    Results

    In this study, the PCA method reduces the dimensions of the variables to 5. Also, approximately 80% of the available data corresponds to rainless days, while 20% corresponds to rainy days. The research results indicated that the KNN model with an accuracy of 91.9% for training data and the SVM model with 89.13% for test data exhibit the best performance among the data mining models. The AUC index for the KNN model is 0.967 for training data and 0.935 for test data, while for the SVM algorithm, it is 0.967 for training data and 0.935 for test data. According to the ROC curve for Hamedan rainfall data, the KNN model outperforms other models. Considering the sensitivity index in the confusion matrix, the KNN and SVM models perform better in predicting non-rainfall occurrence for training data. In terms of the precipitation occurrence prediction, the RT and KNN models show better results according to the specificity index.

    Conclusion

    The results demonstrated that for the RT, C5, ANN, SVM, BN, KNN, CHAID, QUEST, accuracy metrics was obtained 86.82%, 89.78%, 89.55%, 89.96%, 88.06%, 91.9%, 88.29%, 87.46%, 91.9%, respectively for training data. Moreover, for test data, the accuracy metrics for this model was obtained 83.82%, 87.9%, 88.12%, 89.13%, 87.12%, 89.13%, 87.12%, 88.19%, 86.93%, 86.76%, respectively. The AUC index in the training data for RT, C5, ANN, SVM, BN, KNN, CHAID QUEST models was 0.94%, 0.99%, 0.94%, 0.94%, 0.93%, 0.97%, 0.93%, 0.89%, respectively. In addition, for the test data, this metric was evaluated 0.89%, 0.89%, 0.93%, 0.94%, 0.92%, 0.90%, 0.92%, 0.88% respectively. As observed, considering accuracy metric and AUC index for training data KNN model and for test data SVM model were more sufficient in rainfall prediction.

    Keywords: Decision tree models, K-nearest neighbors (KNN) model, Rainfall prediction, Artificial Neural Network, support vector machine (SVM)
  • Amirhossein Asadian* Pages 127-140
    Background and Aim

    In this study, the flood zoning in the Karun River in the area between Zaras Castle and Jafarabad has been determined. For this purpose, using the topographic map and satellite images, the exact course of the river was determined and the initial processing was done on its information. Then flood zoning was obtained with return periods of 500 years, 200 years, 100 years, 50 years, 25 years, 10 years, 2 years.

    Methods

    In this research, flood zoning of Karun river, which is one of the main and permanent rivers of Khuzestan province. was investigated in the area from Zaras Castle to Jafar Abad. The aim of the current research is to zonate the risk of flooding occurrence and identify the villages at risk of flooding, through the preparation of the river boundary map for the return period of 500 years, 200 years, 100 years, 50 years, 25 years, 10 years, 2 years in the Karun river using the Hec-RAS model in the ARC-GIS environment. In this research, the discharges of this river are based on the probability of its occurrence using Johnson sb statistical distribution was calculated.

    Findings

    In this research, in addition to calculating flood depth and flow velocity parameters, factors such as shear stress and flow strength for different return periods were calculated and investigate. Shear stress and flow strength are effective parameters in the flood risk, so it is important to investigate them.

    Results

    In this research, flood inundation risk zoning was done and the villages at risk of flooding were identified by preparing a map of the River boundary for the return period of 500 years, 200 years, 100 years, 50 years, 25 years, 10 years, 2 years, and Discharges of this river were calculated based on the probability of its occurrence using the statistical distribution of Johnson sb. Among the 10 villages located along the Karun river, Jafarabad villages, Hasht Lak Kanaar, Zaras Qala, Lali New Road bridge are the most vulnerable areas, which regardless of the rules of construction and non-observance of the river boundary are built in its main bed. Factors such as the change of land use and the transformation of floodplains into agricultural and garden lands, disregarding the river boundary and encroaching on the floodplain of the river have increased the potential of flood risk and as a result the villages are more vulnerable, especially in the flood zone with a return period of 500 years.

    Keywords: Karun River, flood zoning, HEC-RAS model, HEC, GEO, RAS extension