فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال چهل و ششم شماره 3 (پیاپی 22، مهر و آبان 1394)

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال چهل و ششم شماره 3 (پیاپی 22، مهر و آبان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/09/30
  • تعداد عناوین: 20
|
  • سمیه سلطانی گردفرامرزی*، روح الله تقی زاده مهرجردی، محسن قاسمی صفحات 385-394
    مدل سازی و تعیین دقیق وضعیت آلودگی رودخانه ها محاسبه دقیق ضریب پراکندگی طولی آلودگی بسیار اهمیت دارد. برای محاسبه این ضریب، معادلات گوناگون با استفاده از روش های تجربی، تحلیلی، و ریاضی ارائه شده است. با وجود این، روش های تحلیلی و ریاضی به علت پیچیدگی محاسبات و روش های تجربی به سبب خطای زیاد تا کنون مورد توجه قرار نگرفته اند. این تحقیق به بررسی روش ها و معادلات تجربی مختلف برای تعیین ضریب پراکندگی طولی آلودگی در رودخانه های طبیعی و ارزیابی دقت این روش ها در مقایسه با داده های اندازه گیری شده واقعی پرداخت و روشی دقیق تر در این زمینه، با بهره جستن از روش های داده کاوی، همچون برنامه ریزی ژنتیک، شبکه عصبی، و شبکه عصبی فازی ارائه شد. با به کارگیری مدل نروفازی، معیارهای ریشه مربعات خطا و ضریب تبیین به ترتیب 21/72 و 87/0 و ضریب جرم باقی مانده 103/0 و کارآیی مدل 75/0 به دست آمد. به این ترتیب، روش نروفازی جهت پیش بینی ضریب پخشیدگی طولی رودخانه پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: آلودگی، رودخانه، روش های داده کاوی، ضریب پخشیدگی طولی
  • سونیا زبردست*، سید حسن طباطبایی، فریبرز عباسی، منوچهر حیدرپور، کارلو گالتیری صفحات 395-404
    فرایند پخش آلاینده ها در کانال های روباز، به دلیل نقش آن ها در انتشار آلودگی زیست محیطی، بسیار مهم است. در این پژوهش آزمایشگاهی، تاثیر دبی و ضریب زبری های مختلف بر ضریب پخشیدگی عرضی و حداکثر طول پخشیدگی در یک کانال با مقطع سهمی بررسی شد. سه سطح ضریب زبری مانینگ تقریبی 02/0، 04/0، و 06/0 و سه سطح دبی تقریبی 5، 10، و 15 لیتر بر ثانیه در نظر گرفته شد. کلرید سدیم به منزله ماده ردیاب در بالادست جریان تزریق و غلظت کلرید سدیم پخش شده در آب همراه نیمرخ سرعت در هشت مقطع به فاصله 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9، و 5/9 متری از بالادست اندازه گیری شد. نتیجه آزمایش ها مقادیر ضریب پخشیدگی عرضی را بین 23/0 تا 56/0 سانتی متر مربع بر ثانیه و طول پخشیدگی را 108 تا 170 متر برای سطوح مختلف ضریب زبری و دبی نشان داد. در ضریب زبری های ثابت، با افزایش دبی ورودی، طول پخشیدگی افزایش و در دبی های ورودی ثابت با افزایش ضریب زبری طول پخشیدگی کاهش یافت. به دلیل تاثیر شکل مقطع کانال بر نیمرخ سرعت، معادله ضریب پخشیدگی عرضی برای سطوح ضریب زبری و دبی درنظرگرفته شده در این پژوهش به صورت غیر خطی به دست آمد. همچنین، معادله ای برای حداکثر طول پخشیدگی در کانال سهمی شکل ارائه شد.
    کلیدواژگان: ضریب انتشار عرضی، فرایند پخشیدگی، مقطع غیر مستطیلی، نیمرخ سرعت
  • فاطمه تیموری، خلیل قربانی*، جواد بذرافشان، حسین شریفان صفحات 405-413
    تداوم کمبود بارش در یک منطقه نسبت به میانگین بلندمدت (خشک سالی هواشناسی) باعث کاهش جریان آب رودخانه و افت تراز آب زیرزمینی (خشک سالی هیدرولوژی) می شود. برای کمی کردن خشک سالی، نمایه های متعددی تعریف شده است. در این پژوهش از دو نمایه خشک سالی، شامل نمایه بارش استانداردشده (SPI) و نمایه جریان رودخانه استانداردشده (SSI)، به ترتیب، برای پایش خشک سالی هواشناسی و خشک سالی هیدرولوژیکی استفاده شد. این نمایه ها هر یک در دسته هایی طبقه بندی می شوند و هر طبقه بیانگر وضعیتی از شدت خشک سالی است. هدف در این تحقیق مطالعه تطبیقی نمایه های خشک سالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در ایستگاه ارازکوسه واقع در استان گلستان است که با استفاده از قوانین انجمنی در داده کاوی انجام شده است. پس از محاسبه و طبقه بندی نمایه های SPI و SSI در پنجره زمانی دوازده ماهه با تعریف سناریوهای مختلف مشخص شد تطابق کاملی بین خشک سالی هواشناسی و هیدرولوژیکی وجود ندارد و با توجه به وضعیت خشک سالی در دوره های قبل جریان رودخانه رفتاری متفاوت نشان می دهد. همچنین، کمبود بارش با تاخیر کمتری نسبت به بیش بود بارش بر جریان رودخانه تاثیر می گذارد.
    کلیدواژگان: خشک سالی هواشناسی، خشک سالی هیدرولوژیکی، داده کاوی، قوانین انجمنی
  • پریسا سادات آشفته*، امید بزرگ حداد صفحات 415-422
    استفاده از روش ها و ابزارهای بهینه سازی برای بهره برداری چندهدفه از مخزن در شرایط تغییر اقلیم امری اجتناب ناپذیر است. در این تحقیق از برنامه ریزی ژنتیک چندهدفه (MO-GP) برای استخراج قواعد بهره برداری بهینه چندهدفه مخزن آیدوغموش در استان آذربایجان شرقی، در شرایط تغییر اقلیم، استفاده شد. این قواعد با دو هدف کمینه سازی آسیب پذیری و بیشینه سازی اطمینان پذیری در شرایط پایه (بازه 1987 2000) و شرایط تغییر اقلیم (بازه 2026 2039) استخراج شدند. نتایج نشان داد محدوده تغییرات شاخص آسیب پذیری در شرایط پایه و تغییر اقلیم، به ترتیب، برابر 16 تا 41 درصد و 11 تا 35 درصد و محدوده تغییرات شاخص اطمینان پذیری در شرایط پایه و تغییر اقلیم، به ترتیب، برابر 46 تا 78 درصد و 30 تا 77 درصد است. به منظور بررسی بیشتر، دو گزینه توسعه قواعد در بازه بهره برداری پایه بر اساس شرایط پایه و توسعه قواعد در بازه بهره برداری تغییر اقلیم بر اساس شرایط تغییر اقلیم در نظر گرفته می شوند. به منظور بررسی عملکرد مخزن در تامین تقاضا، مقادیر تابع هدف به ازای نقطه پارتو (اطمینان پذیری 75%) در دو گزینه تحت بررسی مقایسه شدند. نتایج نشان داد گزینه دوم نسبت به گزینه اول عملکرد بهتری دارد.
    کلیدواژگان: ابزار بهینه سازی، اطمینان پذیری، تغییر اقلیم، قاعده های تصمیم گیری، کیفیت و پراکنش پاسخ ها
  • مهدیه فرشادمهر، مه نوش مقدسی*، مهدی مفتاح هلقی صفحات 423-430
    سیستم های پایش و تعریف اقدامات تسکین از ارکان اصلی هر طرح مدیریت خشک سالی است که ارتباط مناسب بین این دو می تواند یک برنامه مدیریتی را در اجرای به موقع و موثر عملیات تسکین یاری کند. بنابراین، در این تحقیق تلاش شد، جهت مدیریت حوضه زرینه رود در شرایط کم آبی، رودیکرد احتمالاتی مبتنی بر ریسک و کاهش تقاضا به ترتیب به منزله سیستم پایش و اقدام تسکین اعمال شود. در این رودیکرد آستانه های هشدار خشک سالی بر اساس حجم ذخیره مخزن و به صورت احتمالاتی تعریف می شود. بدین منظور، شبیه سازی های کوتاه مدت با استفاده از سری زمانی 1355 1385 در نرم افزار Weap انجام و چهار سناریوی (نرمال، پیش هشدار، هشدار، اضطراری) مرتبط با سطوح مختلف شدت خشک سالی تعریف شد. سپس، مقادیر آستانه با در نظر گرفتن احتمال وجود کمبودی معین از تقاضا در یک افق زمانی مشخص شناسایی و ضرایب کاهش تقاضا با استفاده از مدل بهینه سازی الگوریتم ژنتیک برآورد شد. ضرایب کاهش برای نیاز زراعت و باغ و نیاز زیست محیطی دریاچه ارومیه به ترتیب در سطح پیش هشدار برابر 30/31 و 30/7 و 8/47 درصد، در سطح هشدار برابر 60/33 و 2/9 و 6/50 درصد، و در سطح اضطراری برابر 5/35 و 11/10 و 5/52 درصد برآورد شد. نتایج نشان داد اعمال ضرایب کاهش تقاضا در کاهش شاخص کمبود در دوره خشک سالی 1377 1378 تا 1379 1380 تاثیری قابل توجه داشته و باعث جلوگیری تخلیه کامل مخزن طی این دوره شده است.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، سد زرینه رود، سیستم احتمالاتی، مدیریت خشک سالی، هشدار خشک سالی
  • فرشاد احمدی*، رسول میرعباسی نجف آبادی، فریدون رادمنش صفحات 431-442
    خشک سالی پدیده ای اقلیمی است که به کندی شروع می شود و طبیعتی پنهان دارد. مدت زمان وقوع آن طولانی است و خسارت های ناشی از آن در بخش های مختلف، مانند کشاورزی و محیط زیست و اقتصاد، به صورت تدریجی ظاهر می شود. پایش و پیش بینی خشک سالی ها، به ویژه تعیین دقیق زمان شروع و تداوم آن، در مدیریت منابع آبی و برنامه ریزی جهت کاهش آثار مخرب خشک سالی اهمیتی ویژه دارد. در این مطالعه، خشک سالی های سه استان گلستان، گیلان و مازندران (استان های حاشیه دریای خزر) با استفاده از شاخص کمبود توام (JDI) ارزیابی شد. همچنین عملکرد شاخص JDI با دو شاخص بارش استانداردشده (SPI) و SPI اصلاح شده () مقایسه شد. بدین منظور، از داده های بارش ماهیانه پنج ایستگاه سینوپتیک بابلسر، بندرانزلی، رامسر، گرگان، و رشت، در دوره آماری 1971 تا 2011، برای محاسبه شاخص های مورد بررسی استفاده شد. نتایج نشان داد در سال های اخیر تعداد ماه های خشک در منطقه مطالعه شده افزایش یافته است؛ طوری که در همه ایستگاه ها (به جز بابلسر) درصد ماه های خشک به بیش از 50 درصد در ده سال اخیر (2002 2011) رسیده است. بر اساس محاسبات انجام شده برای شاخص های JDI و SPI و ، هر چه فاصله ایستگاه ها از دریای خزر بیشتر می شود مقدار خشکی ها و کمبود بارش نیز افزایش می یابد. همچنین، نتایج نشان داد شاخص JDI، علاوه بر توصیف علمی وضعیت کلی خشک سالی، قابلیت مشخص کردن ظهور (آغاز) خشک سالی ها و نیز خشک سالی های طولانی مدت را دارد و ارزیابی وضعیت خشک سالی را به صورت ماه به ماه میسر می سازد.
    کلیدواژگان: توابع مفصل، خشک سالی، دریای خزر، شاخص کمبود توام
  • زینب کریمی، سیدحمیدرضا صادقی*، حسینعلی بهرامی صفحات 443-453
    تحلیل تغییرات زمانی تولید رواناب در شرایط معمولی یا کاربرد افزودنی های خاک از موضوعات مهم مدیریت منابع آب و خاک است. حال آنکه، به مقایسه تغییر پذیری تولید رواناب از شکل مصرف افزودنی ها کمتر توجه شده است. پژوهش حاضر به منظور بررسی تغییرات زمانی تولید رواناب، از جمله مقدار رواناب در طول بارندگی در یک خاک لومی رسی، صورت گرفت. در همین زمینه، تاثیر سطوح مختلف پلی آکریل آمید با مقادیر 4/0، 2، و 6 گرم بر متر مربع از کاربرد نوع پودری و محلول در شرایط آزمایشگاهی بر تولید رواناب روی کرت های کوچک 25/0 متر مربعی انجام شد. شبیه سازی باران نیز با دو شدت 50 و 80 میلی متر بر ساعت به ترتیب با تداوم 17 و 8 دقیقه متناسب با شرایط حاکم بر منطقه، بعد از گذشت چهل و هشت ساعت از زمان استفاده از پلی آکریل آمید، انجام پذیرفت. نتایج آزمون مدل خطی عمومی بر اثر غیر معنا دار تیمار 4/0 گرم بر متر مربع مصرف پودری و محلول پلی آکریل آمید و اثر معنا دار (00/0p<) شدت بارندگی بر تولید رواناب دلالت داشت. حال آنکه اثر معنا دار نوع مصرف پلی آکریل آمید در سطح 2 و 6 گرم بر متر مربع (04/0p<) و نیز شدت بارندگی (00/0p=) بر میزان رواناب تایید شد. همچنین اثر متقابل شکل مصرف و شدت بارندگی بر مقدار رواناب در تیمار 4/0 گرم بر متر مربع غیر معنادار (2/0p>) و در تیمارهای 2 و 6 گرم بر متر مربع معنادار (04/0p<) ارزیابی شد.
    کلیدواژگان: افزودنی های خاک، حفاظت خاک، شبیه سازی باران، مهار رواناب
  • سعید قائدی *، پیمان افراسیاب، عبدالمجید لیاقت صفحات 455-463
    منطقه سیستان در شرق ایران یکی از مناطقی است که به تدابیر مدیریتی منابع آب نیازمند است. استفاده از آب سطحی و زیرسطحی، به صورت تلفیقی، از روش های اصلی مدیریت جامع منابع آب است. هدف پژوهش حاضر مطالعه استراتژی تلفیق آب شور زیرسطحی با آب شیرین رودخانه هیرمند در منطقه سیستان بود. برای دست یابی به این هدف، آزمایشی در قالب طرح بلوک کاملا تصادفی با پنج تیمار و سه تکرار بر گیاه سورگوم علوفه ای رقم اسپیدفید در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه زابل، واقع در سد سیستان، در بهار 1392 به اجرا درآمد. آب شیرین و شور مورد نیاز آزمایش، به ترتیب، از رودخانه هیرمند (dS/m2/1EC= ) و چاه حفرشده در مزرعه (dS/m15EC= ) تامین شد. تیمارهای مورد بررسی شامل تیمار شاهد، نیم درمیان (یک دوم شور)، یک درمیان زمانی، مخلوط، و کاملا شور بود. خصوصیات مورد بررسی شامل صفات بیولوژیکی سورگوم و تغییرات شوری در پروفیل خاک بود. تجزیه واریانس عملکرد و اجزای آن توسط مدل SAS و تحلیل نتایج شوری نیمرخ خاک توسط مدل SPSS انجام شد. نتایج تجزیه واریانس صفات اندازه گیری شده نشان داد اعمال تیمارهای مذکور باعث ایجاد تفاوت معنادار (01/0≥p) در صفات وزن خشک برگ، ساقه و اندام هوایی، ارتفاع، و شاخص سطح برگ می شود. پس از تیمار شاهد، تیمار نیم درمیان با افزایش عملکرد 8/75 درصد در صفت وزن خشک برگ و 3/55 درصد در صفت وزن خشک اندام هوایی نسبت به تیمار کاملا شور دارای بهترین عملکرد بود. همچنین مقایسه شوری نیمرخ خاک در قبل و بعد از آزمایش نشان داد همه تیمارهای مذکور باعث افزایش شوری در همه لایه های نیمرخ خاک می شوند (به جز لایه 80 تا 100 سانتی متری که تغییرات آن متاثر از سطح ایستابی بود). نتایج اجزای عملکرد و شوری نیمرخ خاک نشان داد در کشت سورگوم روش تناوبی استفاده از آب شور و غیر شور (تیمار یک درمیان زمانی) بهتر از روش اختلاط آب هاست. بنابراین در مناطقی نظیر دشت سیستان، که از نظر آب شیرین در تنگنا قرار دارد، می توان از دو روش نیم درمیان و یک درمیان زمانی برای آبیاری اراضی استفاده کرد. همچنین، بررسی نتایج شوری نیمرخ خاک در قبل و بعد از آزمایش نشان داد همه تیمارهای مذکور باعث افزایش شوری در همه لایه های نیمرخ خاک می شوند (به جز لایه 80 تا 100 سانتی متری که تغییرات آن متاثر از سطح ایستابی بود).
    کلیدواژگان: آبیاری تلفیقی، دشت سیستان، سورگوم، شوری، مدل SAS، مدل spss
  • حامد نوذری*، وجیهه محسنی صفحات 465-474
    در این تحقیق استفاده تلفیقی از منابع آب شبکه آبیاری و زهکشی سمت راست آبشار اصفهان، که یکی از شبکه های بحرانی حوضه زاینده رود است، با روش پویایی سیستم شبیه سازی شد. سپس، به منظور تعیین الگوی کشت بهینه، از تابع نسبت درآمد به هزینه استفاده شد. این هدف برای دو حالت توجه و عدم توجه به قید حفظ مجموع مساحت محصولات کشت شده در سال مبنا (سال زراعی 1385 1386) با روش های مختلف مدیریت آب آبیاری و با اعمال محدودیت درصدهای مختلف تغییر در سطح زیر کشت هر یک از محصولات شبکه در این سال تعریف شد. به منظور اعتباریابی نتایج مدل، عملکرد محاسبه ای و مشاهده ای محصولات موجود در شبکه مقایسه شدند و مقدار شاخص های جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، خطای استاندارد (SE)، و ضریب همبستگی (R2) برای عملکرد این محصولات، به ترتیب، 98/209 کیلوگرم بر هکتار و 007/0 و 99/0 محاسبه شد که دقت بالای مدل را نشان می دهد. همچنین نتایج نشان داد در صورت حفظ و عدم حفظ محدودیت مجموع مساحت زیر کشت در سال مبنا، بیشترین مقدار درآمد به هزینه، به ترتیب، برابر 025/3 و 144/3 و مربوط به نحوه برداشت از آب زیرزمینی بر اساس نیاز آبی با اجازه 50 درصد تغییر در سطح زیر کشت هر یک از محصولات است. سطح زیر کشت موجود از سطح زیر کشت مطلوب فاصله زیادی دارد و ترکیب محصولات عمده شبکه نامناسب است.
    کلیدواژگان: استفاده تلفیقی، الگوی کشت، بهینه سازی، درآمد به هزینه، منابع آب سطحی و زیرزمینی
  • مجید علی حوری*، عبدعلی ناصری، سعید برومندنسب، علیرضا کیانی صفحات 475-486
    مصرف صحیح آب در بخش کشاورزی و استفاده مناسب از آب های شور دسترسی بهتر به منابع آب را برای آبیاری محصولات کشاورزی فراهم می کند. به منظور بررسی آثار تنش آبی و شوری بر تبخیر تعرق و رشد نهال های خرمای رقم برحی، آزمایشی به روش فاکتوریل در قالب طرح آماری کاملا تصادفی با دو عامل میزان آب آبیاری و شوری آب آبیاری در سه تکرار انجام شد. میزان آب آبیاری در سه سطح 100 و 85 و 70 درصد نیاز آبی گیاه و شوری آب آبیاری در سه سطح 5/2 و 8 و 12 دسی زیمنس بر متر بود. نتایج نشان داد تیمارهای میزان آب آبیاری، شوری آب آبیاری، و اثر متقابل میزان آبیاری و شوری آب تاثیری معنا دار بر شوری خاک و میزان تبخیر تعرق گیاه دارد. بیشترین و کمترین میزان تبخیر تعرق، به ترتیب، با 9/1488 و 861 میلی متر به تیمار آبیاری به میزان 100 درصد نیاز آبی گیاه با آب دارای هدایت الکتریکی 5/2 دسی زیمنس بر متر و تیمار آبیاری به میزان 70 درصد نیاز آبی گیاه با آب دارای هدایت الکتریکی 12 دسی زیمنس بر متر تعلق داشت. شوری آب آبیاری نسبت به میزان آب آبیاری اثر بیشتری بر کاهش تبخیر تعرق نهال های خرما داشت. همچنین تاثیر میزان آب آبیاری، شوری آب آبیاری، و اثر متقابل میزان آبیاری و شوری آب بر همه صفات رویشی معنادار شد. آبیاری با آب دارای هدایت الکتریکی 5/2 دسی زیمنس بر متر به میزان 100 درصد نیاز آبی گیاه موجب بیشترین رشد رویشی گیاه شد. اما در صفات رویشی اختلاف معنا داری با آبیاری به میزان 85 درصد نیاز آبی گیاه نداشت. بنابراین، میزان آب آبیاری در نهال های خرمای رقم برحی می تواند کاهش یابد؛ اما باید از تنش شوری به گیاه اجتناب شود.
    کلیدواژگان: آبیاری، رشد رویشی، زه آب، لایسیمتر
  • محمدحسن لی، پیمان افراسیاب، حامد ابراهیمیان* صفحات 487-498
    استفاده از مدل های شبیه سازی یکی از راه کارهای مدیریت مصرف آب در کشاورزی و پیش بینی اثر آب های شور بر عملکرد محصول و شوری خاک است. اخیرا فائو نسخه جدید مدل AquaCrop را ارائه کرده است که می تواند اثر آبیاری با آب شور را بر میزان عملکرد محصول و شوری خاک محاسبه کند. در این تحقیق دو مدل AquaCrop و SALTMED در شرایط استفاده از آب شور در تناوب با آب شیرین برای کشت گیاه ذرت علوفه ای ارزیابی شد. بدین منظور آزمایش مزرعه ای برای نه تیمار (در شرایط مختلف کاربرد آب شور و شیرین) در منطقه کرج انجام شد و عملکرد محصول و شوری پروفیل خاک اندازه گیری و با دو مدل مذکور شبیه سازی شد. مقدار R2 برای شوری خاک و عملکرد محصول در مدل SALTMED به ترتیب برابر 843/0 و 733/0 و برای مدل SALTMED به ترتیب برابر 758/0 و 846/0 به دست آمد. خطای نسبی مدل AquaCrop در تخمین عملکرد محصول از 9/2 تا 8/30 درصد و در تخمین شوری خاک از 9/5 تا 8/45 درصد متغیر بود. همچنین خطای نسبی مدل SALTMED در تخمین عملکرد محصول از 9/0 تا 7/24 درصد و در تخمین شوری خاک از 2/2- تا 2/38 درصد متغیر بود.
    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای، ذرت علوفه ای، شبیه سازی، کاربرد تناوبی آب شور
  • محمدحسین زاده، مریم نوابیان *، نادر پیرمرادیان صفحات 499-508
    پوشش ها وظیفه بهبود آب گذری اطراف لوله را دارند و به مثابه مانعی تراوش پذیر از ورود بیش از حد ذرات خاک به داخل لوله های زهکش جلوگیری می کنند. در این پژوهش عملکرد پوشش های آلی (پوسته برنج)، معدنی، و ترکیب پوشش آلی و معدنی بر روند تغییرات هیدرولیکی و شیمیایی زه آب زهکش بررسی شد. در این زمینه مدل فیزیکی زهکش شامل لوله زهکش به قطر 10 سانتی متر در عمق 42 سانتی متری خاک نصب و پوشش های مورد نظر در ترانشه ای به ضخامت 7 سانتی متر در اطراف لوله زهکش کارگذاری شدند. به منظور شبیه سازی شرایط حاکم بر اراضی شالیزاری مدل فیزیکی توسط خاک جمع آوری شده از اراضی شالیزاری دارای بافت لوم سیلتی پر و آب آبیاری با حفظ ارتفاع 5 سانتی متر بر سطح خاک روان شد. آزمایش تحت جریان طولانی مدت و با شوری آب آبیاری 9/1 دسی زیمنس بر متر به مدت پانصد ساعت انجام و پارامترهای دبی، شوری، نسبت جذب سدیم، اسیدیته، و کل جامدات معلق زه آب خروجی از زهکش بررسی شدند. تیمارهای پوشش دور زهکش مورد آزمایش شامل پوسته برنج (H)، شن و ماسه (G)، ترکیب 80 درصد پوسته برنج و 20 درصد شن و ماسه (H80G20)، ترکیب 60 درصد پوسته برنج و 40 درصد شن و ماسه (H60G40)، ترکیب 40 درصد پوسته برنج و 60 درصد شن و ماسه (H40G60)، ترکیب 20 درصد پوسته برنج و 80 درصد شن و ماسه (H20G80)، و بدون پوشش (B) به منزله شاهد بودند. نتایج نشان داد میزان دبی خروجی در تیمار H بیشتر از تیمار G است و هر چه از میزان پوسته برنج در حالت ترکیب پوسته برنج و شن و ماسه کاسته شد دبی خروجی نسبت به تیمار پوسته برنج کاهش یافت. تیمار H60G40 و H80G20، با توجه به اینکه نسبت به سایر تیمارها از میانگین شوری زه آب کمتری برخوردار بودند، در کنترل شوری زه آب عملکرد مناسب تری داشتند و تیمارهای H و H80G20، با توجه به تخلیه کمتر جامدات معلق به زه آب، فیلتر مناسبی برای زهکش بودند.
    کلیدواژگان: بافت لوم سیلتی، پوسته برنج شن و ماسه، کیفیت زه آب خروجی، مدل فیزیکی زهکش
  • صائب خوش نواز*، سعید برومند نسب، هادی معاضد، عبدعلی ناصری، زهرا ایزدپناه صفحات 509-518
    به منظور بررسی کارآیی تالاب مصنوعی در حذف فسفات فاضلاب کشاورزی، از تالاب مصنوعی جریان سطحی استفاده شد. در این تحقیق، نه عدد حوضچه مستطیلی ساخته شد و جریان فاضلاب، به صورت پیوسته، از آذر 1392 تا خرداد 1393 برقرار شد. سه سامانه به صورت کشت ریشه گیاه در خاک (S)، سه سامانه به صورت کشت گیاه روی صفحات شناور (F)، و سه سامانه بدون گیاه و بستر متخلل به منزله شاهد (C) در نظر گرفته شد. زمان ماندهای هیدرولیکی انتخاب شده 3، 5، و 7 روز بود و برای هر زمان ماند این آزمایش در شش مرحله، به مدت شش ماه، تکرار شد. غلظت فسفات ورودی به سامانه ها و خروجی از آن ها اندازه گیری و میانگین بازده تصفیه، با استفاده از نرم افزار آماری SAS، مقایسه شد. متوسط غلظت فسفات فاضلاب ورودی به حوضچه ها در محدوده 99/5 تا 58/8 میلی گرم بر لیتر در نوسان بود. نتایج مقایسه میانگین شیوه کشت گیاه، زمان ماند، تغییرات دما (ماه)، و اثر متقابل آن ها در کارآیی حذف فسفات در سطح اطمینان 95 درصد معنادار مشاهده شد. در نتیجه، حوضچه های حاوی گیاه و بستر متخلخل دارای بهترین بازده حذف در محدوده 46/9 تا 48/35 درصد بودند. همچنین، بازده حذف فسفات به طور معنادار به زمان ماند وابسته بود. از این رو بهترین زمان ماند با بیشترین بازده حذف در محدوده 88/8 تا 48/35 درصد به زمان 7 روز اختصاص داشت. نتایج مقایسه میانگین تاثیر دما در حذف فسفات نشان داد در سطح اطمینان 95 درصد اختلاف معنادار بین کارآیی حذف فسفات در بعضی ماه ها وجود دارد. نتایج اثر متقابل ماه، سامانه، و زمان ماند نشان داد بیشترین کارآیی حذف فسفات به مقدار 48/35 درصد در ماه خرداد با زمان ماند 7 روز در سامانه دارای بستر متخلخل به دست می آید.
    کلیدواژگان: انباشتگی مواد غذایی، گیاه پالایی، وتیور
  • محمد مهدی خلوصی*، علی رئیسی استبرق، سعید گوهری صفحات 519-528
    اطلاعات لازم در خصوص مقدار نفوذپذیری یک خاک در طراحی پروژه های عمرانی، به خصوص سازه های هیدرولیکی، اهمیت بسیار زیادی دارد. تعیین مقدار آن برای خاک های غیر اشباع در آزمایشگاه به صرف زمان طولانی و هزینه زیاد نیاز دارد. بنابراین ترجیح داده می شود با روش های غیر مستقیم، مانند منحنی مشخصه آب خاک، به تعیین آن اقدام شود. این روش های غیر مستقیم ضرایب ثابتی دارند که برای تعیین آن ها به داشتن اطلاعات خاصی از منحنی مشخصه آب خاک، نظیر رطوبت در نقطه اشباع خاک و رطوبت باقی مانده، نیاز است. در پژوهش حاضر ابتدا با بررسی یک مدل آماری، که تابع رطوبت اشباع و باقی مانده نیست، ضرایب نفوذپذیری غیر اشباع خاک محاسبه شدند که دارای همبستگی مناسب با مدل های مشهور در این زمینه بود. سپس، ضرایب ثابت تعدادی از معادلات تخمین نفوذپذیری به کمک این رابطه آماری تعیین شدند. نتایج حاکی از دقت بالای مدل پیشنهادی جهت تعیین این ضرایب بود.
    کلیدواژگان: رطوبت باقی مانده، ضریب همبستگی، منحنی مشخصه آب خاک، RMSE، RETC
  • ابراهیم باباییان، مهدی همایی*، علی اکبر نوروزی صفحات 529-544
    توابع انتقالی خاک (PTFs) روشی غیر مستقیم برای برآورد ویژگی های هیدرولیکی خاک به کمک اطلاعات زودیافت خاک است که غالبا شامل بافت، ماده آلی، و جرم ویژه ظاهری خاک هستند. در چند دهه گذشته، مطالعاتی در زمینه برآورد مشخصه های مبنایی از روی اطلاعات طیفی خاک در گستره مرئی و مادون قرمز نزدیک (350 2500 نانومتر) انجام شده است. برآورد ویژگی های هیدرولیکی خاک به کمک رفتارسنجی طیفی خاک رویکرد نوینی است که چندان مد نظر قرار نگرفته است. در این پژوهش، قابلیت استفاده از توابع انتقالی طیفی (STFs) در قالب چهار سناریو شامل داده های طیفی در مقیاس آزمایشگاهی (سناریوی 1)، داده های طیفی در مقیاس سنجنده Sentinel-2 (سناریوی 2)، داده های طیفی در مقیاس سنجنده ابرطیفی EnMap (سناریوی 3)، و مقایسه آن ها با نتایج کاربرد توابع Rosetta و HYPRES (سناریوی 4) در مقیاس های نقطه ای و واحد نقشه خاک به منظور برآورد پارامترهای مدل معلم ون گنوختن بررسی شد. به منظور اشتقاق STFها، روش رگرسیون مرحله ای چندگانه و روش بوت استراپ به کار رفت. بهترین نتایج برای برآورد پارامترهای مدل معلم ون گنوختن به ازای سناریوی 1 و 2 (متوسط برابر 382/0، 029/0، 061/0، 634/0 برای ، ، ، ) به دست آمد. همچنین، استفاده از سه سناریوی طیفی به بالاترین دقت در پیش بینی منحنی مشخصه رطوبتی (متوسط RMSR برابر 0337/0 سانتی متر مکعب بر سانتی متر مکعب) و هدایت هیدرولیکی خاک (متوسط RMSR برابر 015/1 سانتی متر بر روز) در مقایسه با سناریوی چهارم انجامید. این نتایج نشان می دهد استفاده از اطلاعات با وضوح طیفی مختلف می تواند روشی غیر مستقیم و سریع و کم هزینه در برآورد ویژگی های هیدرولیکی خاک، به ویژه در مقیاس بزرگ، باشد.
    کلیدواژگان: بازتاب طیفی، توابع انتقالی خاک، توابع انتقالی طیفی، منحنی مشخصه رطوبتی، معلم، ون گنوختن
  • مصطفی مارزی، محسن فرح بخش*، کریم شهبازی صفحات 545-553
    در این تحقیق توانایی کربن فعال (ساخت شرکت مریک) به منزله جاذب برای خارج سازی نیترات از آب های آلوده ارزیابی شد. برای این منظور سینتیک و هم دمای جذب نیترات، اثر زمان تماس، غلظت اولیه، Ph، و دما در جذب نیترات بر کربن فعال بررسی شد. همچنین، خصوصیات سطحی کربن فعال به وسیله FTIR و میکروسکوپ الکترونی مطالعه شد. از دو مدل سینتیکی ساده شده شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم برای توصیف داده های سینتیکی و همچنین مدل فروندلیچ و لانگمویر برای توصیف داده های هم دمای جذب استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد مقدار جذب نیترات با زمان افزایش یافت و بعد از 10 دقیقه به حداکثر مقدار خود رسید. حداکثر جذب نیترات در pH خنثی بود و با افزایش یا کاهش pH میزان جذب کاهش یافت. مقدار جذب نیترات با کاهش دما افزایش یافت که می تواند نشان دهنده گرمازا بودن واکنش جذب نیترات بر کربن فعال باشد. مقایسه ضرایب تعیین معادلات برازش شده نشان داد معادله شبه مرتبه دوم (000/1 R2=) بهتر از معادله شبه مرتبه اول (839/0 R2=) می تواند داده سینتیکی جذب نیترات را توصیف کند. هم دمای جذب به خوبی با مدل لانگمویر توصیف شد (998/0 R2=) و حداکثر جذب 93/8 میلی گرم بر گرم کربن فعال بود.
    کلیدواژگان: جذب، سینتیک، کربن فعال، نیترات، هم دما
  • زاهد شریفی *، چیاکو نظری، کیومرث محمدی سمانی، نقی شعانیان صفحات 555-565
    این پژوهش به منظور بررسی اثر سه سال آتش سوزی متوالی بر برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک سطحی (0 5 سانتی متر) و خاک زیر سطحی (5 10 سانتی متر) در جنگل تپه درویش واقع در اطراف دریاچه زریوار مریوان انجام شد. تیمار شاهد نیز با شرایط یکسان در کنار منطقه سوخته و بدون اثر آتش سوزی انتخاب شد. از منطقه سوخته و شاهد هر یک سه نمونه تصادفی مرکب، از دو عمق یادشده، برداشته شد. نمونه ها برای بافت خاک، pH، هدایت الکتریکی (EC)، ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC)، کربن آلی کل، نیتروژن کل و نیتروژن نیتراتی (NO3–N) و آمونیومی (NH4+-N)، فسفر، پتاسیم، کلسیم، و منیزیم قابل دسترس و همچنین کربنات کلسیم معادل (TNV) با استفاده از روش های استاندارد تجزیه شدند. نتایج نشان داد به طور عموم آتش سوزی بر ویژگی های بررسی شده خاک سطحی بیشترین اثر و بر خاک زیر سطحی اثری میانه دارد. هدایت الکتریکی و TNV با بیشترین میزان در خاک سوخته تغییرات شایان توجه از خود نشان دادند. همچنین، میزان قابل دسترس نیتروژن، پتاسیم، فسفر، کلسیم، و منیزیم پس از آتش سوزی افزایش یافت؛ در حالی که CEC در خاک سوخته شده در مقایسه با خاک شاهد بدون تغییر باقی ماند. میزان pH و مقدار کربن و نیتروژن کل خاک نیز افزایش اندکی در خاک سوخته شده از خود نشان دادند. همچنین بافت خاک با نشان دادن میزان کمتر رس در خاک سوخته شده سبک شد. در مجموع، نتیجه گرفته شد که آتش سوزی بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک اثر چشمگیری دارد و سبب کاهش کیفیت خاک اراضی جنگلی می شود.
    کلیدواژگان: آتش سوزی متوالی، خاک جنگلی، مریوان، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی
  • مصطفی شیرمردی، حسن توفیقی صفحات 567-577
    در این بررسی اثر ماده آلی بر سینتیک تثبیت فسفر در چهار خاک مختلف مطالعه گردید. برای این کار خاک ها با سطوح متفاوت کود دامی تیمار و به مدت دو ماه در اینکوبیتور نگهداری گردیدند. سپس خاک ها با K2HPO4 به میزان mg P/kg45 تیمار و در اینکوبیتور در دمای 25 درجه سلسیوس به مدت 100 روز نگهداری شدند. در زمان-های صفر، 1، 5، 20، 50 و 100 روز از خاک ها نمونه گیری و Olsen-P آن ها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که سرعت اکسایش ماده آلی و میزان فسفر آلی معدنی شده با میزان رس همبستگی منفی معنی داری داشتند. همچنین سرعت اکسایش کربن آلی با میزان کود آلی اضافه شده به خاک ها افزایش یافت. به علاوه، فسفر موجود در کود دامی از قابلیت استفاده بالاتری نسبت به فسفر معدنی برخوردار بود. در حضور ماده آلی، سینتیک تثبیت فسفر تحت تاثیر از معدنی شدن فسفر آلی قرار گرفته شده و در هر زمان، برآیند اثرهای چهار فرآیند جذب در سطح، رسوب، غیرمتحرک شدن و معدنی شدن فسفر در دوره اینکوبیشن، سطح Olsen-P خاک را تعیین می نمایند. افزودن ماده آلی به خاک باعث افزایش بازیابی فسفر اضافه شده به خاک گردید، این اثر در زمان های طولانی تر پس از افزودن فسفر آشکارتر بود.
    کلیدواژگان: تثبیت فسفر، سینتیک، فسفر آلی، کربن آلی، معدنی شدن
  • سلمان رئوف یزدی نژاد، امیر فتوت*، رضا خراسانی، حسن فیضی، علیرضا کریمی کارویه صفحات 579-587
    رفتار شیمیایی فسفر در خاک تابع پیچیده ای از عوامل مختلف از جمله اکسیدهای آهن است. هدف این پژوهش بررسی تاثیر اندازه (نانو و غیر نانو) و غلظت ذرات اکسید آهن بر گونه بندی و فراهمی فسفر برای گیاه بود. پژوهش به صورت طرح آزمایشی فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی در چهار تکرار و پنج سطح اکسید آهن غیر نانو و پنج سطح اکسید آهن نانو (0، 500، 1000، 5000، 10000 mgkg-1) انجام پذیرفت. گونه بندی فسفر به روش عصاره گیری پی درپی انجام شد. کاربرد نانو ذرات اکسید آهن باعث کاهش معنادار فسفر اولسن در نمونه ها شد و در تیمار 5000 mgkg-1 مقدار فسفر اولسن از 3 میلی گرم بر کیلوگرم در تیمار شاهد به 9/0 میلی گرم بر کیلوگرم کاهش یافت؛ در حالی که این تغییر در مورد اکسید آهن غیر نانو معنادار نشد. کاهش معنادار در شکل های Ca2-P و Ca8-P با تغییرات اندازه و غلظت اکسید آهن مشاهده شد که این کاهش در تیمارهای نانو شدید تر بود. تغییرات شکل Ca10-P در تیمارها معنادار نشد. تغییرات شکل Fe-P با تغییر غلظت آهن معنادار شد؛ اما شکل O-P فقط در تیمار 10000 اکسید آهن نانو معنادار شد. با توجه به تاثیر اندازه ذرات اکسید آهن بر رفتار شیمیایی فسفر در خاک، به نظر می رسد باید به آثار جانبی کاربرد نانوذرات اکسید آهن در خاک توجه ویژه ای کرد.
    کلیدواژگان: فسفات آهن، فسفات کلسیم، فسفر محبوس، فسفر معدنی
  • صاحب سودایی مشایی*، ناصر علی اصغرزاد، قربانعلی نعمت زاده، ندا سلطانی صفحات 589-596
    سیانوباکترها گروهی از پروکاریوت ها هستند که از نظر پتانسیل تولید مواد محرک رشد گیاه، به ویژه در زمینه تولید هورمون های گیاهی، کمتر درباره آن ها تحقیق و مطالعه شده است. در این تحقیق توان تولید ایندول استیک اسید (IAA) سویه های سیانوباکتریایی جداسازی شده از شالیزارهای استان گیلان به طور کمی و کیفی ارزیابی و پتانسیل آن ها بر شاخص های جوانه زنی بذرهای برنج بررسی شد. نتایج نشان داد توان تولید هورمون IAA در چند جدایه سیانوباکترهای شناسایی شده وجود دارد. در تیمار بدون اسید آمینه ال تریپتوفان جدایه های GGuCy-34 و GGuCy-42 به ترتیب 98/14 و 83/10 میکروگرم IAA بر میلی لیتر بر کلروفیل a، در تیمار 100 میلی گرم بر میلی لیتر ال تریپتوفان جدایه های GGuCy-34 و GGuCy-15 و GGuCy-42 به ترتیب 7/23 و 46/17 و 81/15 میکروگرم IAA بر میلی لیتر بر کلروفیل a، و در تیمار 500 میلی گرم بر میلی لیتر ال تریپتوفان جدایه های GGuCy-15 و GGuCy-16 به ترتیب 16/29 و 61/21 میکروگرم IAA بر میلی لیتر بر کلروفیل a بیشترین مقادیر اکسین (IAA) را تولید کردند. نتایج نشان می دهد تولید میزان IAA به نوع جدایه و شرایط محیط کشت بستگی کامل دارد. انرژی و سرعت جوانه زنی بذرها تحت تاثیر سویه های GGuCy-25، GGuCy-42، GGuCy-41، GGuCy-26، و GGuCy-50 و وزن خشک ریشه چه و ساقه چه در بذر های تلقیح شده با سویه های GGuCy-42، GGuCy-50، و GGuCy-25 بیشترین افزایش را داشته است.
    کلیدواژگان: ایندول استیک اسید، برنج، تریپتوفان، جوانه زنی، سیانوباکتر
|
  • Somayyeh Soltani, Gerdefaramarzi *, Ruhollah Taghizadeh, Mehrjerdi, Mohsen Ghasemi Pages 385-394
    To accurately estimate the longitudinal dispersion coefficient is important and indispensable in river modeling. Many theoretical as well as empirical formulations have been proposed to determine the longitudinal dispersion coefficient, but these have not been put into consideration because of their great error, and as well the complexity of the phenomenon. The main aim followed in the present paper is to investigate the method as well as equations developed for dispersion coefficient estimation and assessment of the accuracy of these methods in comparison with real data and developing an accurate methodology for dispersion coefficient determination making use of such soft computing techniques as, neural, genetic programming and Neuron-Fuzzy Inference System.ANFIS approach ended up with the excellent results of: R2 = 0.87, RMSE = 72.21, CRM = 0.103 and EF=0.75 as compared with the existing predictors of dispersion coefficient. In total ANFIS approach is hereby proposed as a most acceptable technique for estimating the longitudinal dispersion coefficient.
    Keywords: Soft computing techniques, pollution, River, Longitudinal dispersion coefficient
  • Sonia Zebardast *, Sayyed, Hassan Tabatabaei, Fariborz Abbasi, Manouchehr Heidarpour, Carlo Gualtieri Pages 395-404
    Diffusion processes of contaminants are important processes in channel because of their effect on environmental pollution and health. In the present research, the effect of different levels of bed roughness coefficient and discharge rate on transverse diffusion coefficient and on the maximum solute diffusion length was studied in a non-rectangle channel. Three levels of bed roughness coefficient of about 0.2, 0.04 and 0.06 along with three levels of discharge of about 5, 10 and 15 L/s were tested: Sodium chloride was used as the soluble tracer. It was injected in to the water at the upstream cross section. In the water tracer concentration as well as the velocity profile were mined at eight cross sections of 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 9.5 meter from upstream. The results indicated that the values of the transverse diffusion coefficient varied between 0.23 and 0.56 (cm2/s) and diffusion length values ranged from 108 to 170 (m) for different treatments. As regards constant bed roughness coefficient, increasing the value of discharge can increase diffusion length. Therefore, in constant input flow, roughness coefficient is shown to exert subtractive effect on diffusion lengths. The shape of channel affects the velocity profile, and this is why nonlinear equation was considered to calculate transverse mixing coefficient at different levels of bed roughness coefficient and discharge. In addition, an equation was also developed to explain the maximum diffusion length in a parabolic channel.
    Keywords: Diffusion process, Transverse diffusion coefficient, Velocity profile, Non, rectangular channel
  • Fatemeh Teimoori, Khalil Ghorbani *, Javad Bazrafshan, Hosein Sharifan Pages 405-413
    Meteorological drought, caused by deficit precipitation as compared with the normally expected, leads to hydrological drought, causing reduction in the flow of rivers, and as well, fall of the groundwater level. Several indices have been defined To make the drought quantitative. For example the Standard Precipitation Index (SPI) which is obtained as based upon the monthly precipitation data, and is an indicator of meteorological drought, also Standard Stream flow Index (SSI), which is an indicator of the hydrological drought. Each of these indices is classified into categories with each category indicating a state of some drought severity. The aim followed in this research is a comparative study of the meteorological hydrological drought indices in Araz Kouse station, located in Golestan Province, which is done by using some association rules in data searching. Following calculation and classification of SPI and SSI indices within a 12-month-period, and by defining different scenarios, it was concluded that there is no complete accor found between the meteorological vs hydrological droughts and according to drought situation in earlier periods, stream flow shows different behaviors. Also drought as compared with wet year, affects the stream flow with a lower latency.
    Keywords: Meteorological Drought, Hydrological Drought, Data Mining, Association Rules
  • Parisa Sadat Ashofteh *, Omid Bozorg Haddad Pages 415-422
    The application of optimization methods and tools for multi-objective utilization, in operation of a reservoir in the wake of climate change conditions is an inevitable issue. In this study, Multi-Objective Genetic Programming (MO-GP) is employed to extract multi-objective optimal operating rules from Aidoghmoush reservoir (East Azerbaijan) in climate change conditions. These rules are derived with two objectives of minimization of the vulnerability and maximization of the reliability in the baseline (interval 1987-2000) and climate change (interval 2026-2039) conditions. The results show that the range of changes of the vulnerability index in the baseline vs climate change conditions are from 16 to 41% and from 11 to 35% and the range of changes of the reliability index in the baseline vs climate change conditions are from 46 to 78% and 30 to 77%. In order to do more investigations, the two alternatives (development of rules in the baseline operating interval as based upon the baseline conditions; and rules developed within climate change operating intervals as based upon climate change conditions) are considered. In order to investigate the performance of the reservoir in supplying of the demand, the objective function values for a Pareto point (reliability of 75%) in the two alternatives under consideration are compared. The results show that the second alternative is of a more appropriate performance, relative to the first one.
    Keywords: Optimization tools, Climate change, Reliability, Decision rules, Solution's quality, distribution
  • Mahdieh Farshadmehr, Mahnoosh Moghaddas *, Mahdi Meftahe Halaghi Pages 423-430
    Monitoring systems and definition of mitigation actions are two of the main components of every drought management plan. Appropriate link between these two can help the timely and effective implementation of a management program. So, in this study it is attempted to design a probabilistic system as based on the risk to manage the Zarrineh-rood basin. Within this approach, drought alert thresholds are defined in probabilistic terms and based on reservoir storage volume. Short term simulations are carried out using the software package WEAP and four scenarios (normal, pre-alert, alert and emergency) associated with different levels of severity of drought defined. Then threshold values and coefficients of decreasing demand are identified, considering the probability of existence of a certain deficit of demand in a certain time horizon using Genetic Algorithm Optimization Model. These coefficients for crop production, horticulture, and environmental needs were estimated as follows: The coefficients at pre-alert level are equal to 31.30%, 7.30% and 47.8%, at the alert level equal to 33.60%, 9.2% and 50.60% and at the emergency level they amount to 35.5%, 11.10% and 52.20%, respectively. Considering the fact that the coefficients of decreasing demand had a significant impact on the reduction of the indicators of deficit, especially during the crisis period of 1999 to 2001, this resulted in the prevention of the complete emptying of the reservoir during the mentioned period.
    Keywords: Probabilistic systems, drought alarm, Drought management, Zarrine Dam, Genetic Algorithm
  • Farshad Ahmadi *, Rasoul Mirabbasi Najafabadi, Fereydoon Radmanesh Pages 431-442
    Drought is a climatic phenomenon that slowly and gradually emerges, and is of a latent nature. It lasts long, damaging the different sectors of agriculture, environment and consequently the society. Monitoring and prediction of droughts, especially accurate determination of their times of emergence, and duration, are very important in water resources management and in planning for drought mitigation strategies. Throughout the present study, drought conditions in three provinces (Golestan, Guilan and Mazandaran) located in the southern margin of the Caspian Sea, were evaluated by means of Joint Deficit Index (JDI). The performance of JDI was compared with two other drought indices, Standardized Precipitation Index (SPI) and Modified Standardized Precipitation Index (SPImod). To follow the purpose, monthly precipitation data from 5 synoptic stations, namely: Babolsar, Bandareanzali, Ramsar, Rasht and Gorgan during the period of 1971 to 2011 were used for calculating the drought indices. Results showed that in recent years, the number of dry months across the study area had increased, significantly, as for all the considered stations (except Babolsar) the percentage of dry months had increased to more than 50% during the recent 10 years of 2002-2011. Based upon the calculated JDI, SPI and SPImod values, it becomes evident that the dry condition (along with deficit in precipitation) increase with an increase in the distance from the Caspian Sea. The results also indicate that JDI provides for a comprehensive assessment of droughts and that it is capable of reflecting both emerging and prolonging of the droughts in an accurate manner, allowing for a month-by-month drought assessment.
    Keywords: Copula functions, drought, Caspian sea, Joint Deficit Index
  • Zeinab Karimi, Seyed Hamidreza Sadeghi *, Hossein Ali Bahrami Pages 443-453
    A study of the temporal variations in runoff generation is one of the important in water and soil conservation when either under natural conditions or accompanied by application of soil amendments. However, runoff generation variations along with application different types of soil amendments has less been considered. Therefore, the current study was planned to investigate such states of runoff generation's temporal variations as observed on a clay-loamy soil. To follow the purpose, the effects of different levels of Polyacrylamide (0.4, 2, and 6 g m-2) on runoff generation in the presence of flour vs liquid types were carried out on 0.25 m2-small plots and as well in lab conditions. Rainfall simulation was performed with two intensities of 50 and 80 mm h-1 for 17 and 8 minutes, respectively, compatible with the dominant conditions of the area, and after 48 hours past from Polyacrylamide application. Results obtained from general linear model verified non-significant effect (P0.2), whereas it was found significant for the 2 and 6 g m-2 treatments (p
    Keywords: Rainfall simulation, Runoff control, Soil amendments, Soil conservation
  • Saeid Gaedi *, Peyman Afrasiab, Abdolmajid Liaghat Pages 455-463
    Sistan region located in Southeast, Iran is one of the many places that are badly in need of special policies for water resource management. Conjunctive use of surface plus groundwater is a common way of an integrated water resources management. The aim followed in this study is to evaluate the strategy of conjunction of saline subsurface water with fresh surface water (Hirmand River) in Sistan region. To achieve this, an experiment was performed within a randomized complete block design of five treatments and three replications on sorghum on the experiment al field of Zabol University located in Sistan dam area within spring of 2013. The fresh and saline water samples required for the experiment were provided from Hirmand river (EC= 1.2 dS/m) and a well existing on the field (EC= 15 dS/m), respectively. Treatments consisted of; control, irrigated with one-half of salty water, alternation in time, mixed vs completely salty water. The studied traits were comprised of the biological attributes of sorghum as well as salinity changes within the soil profile. The analysis of variance showed that there are significant differences (p
    Keywords: Conjunctive irrigation, Salinity, Sistan plain, Sorghum, SAS model, SPSS model
  • Hamed Nozari *, Vajihe Mohseni Pages 465-474
    Integrated operation of water resources in Esfahan Right Side Abshar Irrigation and Drainage Network was studied, applying system dynamics methodology. The network is a critical one of Zayande Rood Basin the ratio of income to expense of which was investigated, considering the two cases of no change in cropping pattern vs change in cropping pattern during 1385-86 base years to obtain the optimal cropping pattern in the region. For an optimization of the cultivation pattern, maximization of the ratio of income to cost was defined as an objective function. The objective function was defined for two different cases of keeping the sum of cultivated areas using different methods of irrigation water management and requiring percent limits of change in cultivated area and in proportion to the base year, applied to each crop within the model. Following statistical analysis and calculation of the Root- Mean-Square Error, standard error, and correlation coefficient, the adjustment between the performances of the assessed vs simulated network products was determined. The values of these product indexes, according to the conditions prevailing on the network, were estimated as 209.98 kg/ha, 0.007, and 0.99, respectively. The results indicated a fair reasonable accuracy. Furthermore, the ratio of income to expense in the network amounted to 3.025 and 3.144 for the two cases of: no change in the cropping pattern vs change in the cropping pattern within the base year. The optimal cropping patterns were obtained through an application of 50% limit of the cultivated area for each crop within the base year. Results finally indicated that the existing cultivated area is very different from the desired one, and the combination of the dominant crops adopted is far from beneficial.
    Keywords: Cropping pattern, Income to cost, Integrated Use, Optimization, Surface, Ground water resources
  • Majid Alihouri *, Abd Ali Naseri, Saeed Boroomandnasab, Alireza Kiani Pages 475-486
    Irrigation water availability could be enhanced through suitable use of water in agriculture as by use of saline, and reuse of drainage waters. This factorial experiment was carried out as based upon a randomized complete design of three replications for an investigation of water and salinity stress effects on Barhee juvenile date palm evapotranspiration and growth. The treatments were three irrigation depths of 100%, 85% and 70% water requirement and three irrigation water salinities of 2.5, 8 and 12 dS/m. The results revealed that irrigation depth, water salinity and interaction of irrigation depth and water salinity had significantly affected soil salinity and plant evapotranspiration. The maximum and minimum plant evapotranspiration rates were recorded 1488.9 and 861 mm in water salinity state of 2.5 dS/m with an irrigation depth of 100% vs water salinity of 12 dS/m with irrigation depth of 70% water requirement, respectively. The salinity stress decreased juvenile date palms, evapotranspiration more than water stress did. The irrigation depth, irrigation water salinity and interaction of irrigation depth and irrigation water salinity significantly affected all the plant's vegetative characters. The highest plant vegetative growth obtained from water salinity of 2.5 dS/m and irrigation depth of 100%, but not significantly different from the case of irrigation depth of 85% with respect to vegetative characters. Therefore, irrigation depth of Barhee juvenile date palms can be reduced, but care must be taken to avoid plant's salinity stress.
    Keywords: irrigation, Drain water, Lysimeter, Vegetative growth
  • Mohammad Hassanli, Peyman Afrasiab, Hamed Ebrahimian* Pages 487-498
    Application of simulation models is a strategy in agricultural water usage management and in predicting the effect of saline water on crop yield and as well on soil salinity. Recently, FAO has introduced a new version of AquaCrop model through which one can calculate the effect of irrigation water salinity on crop yield and on soil salinity. In the present study, AquaCrop and SALTMED models were evaluated under alternate application of saline vs fresh water for maize as a forage crop. The required field experiments were carried out in nine treatments (under different conditions of using non-saline vssaline water) in Karaj region. In SALTMED model, R2 values were obtained 0.843 and 0.733 for soil salinity and crop yield, respectively, while these values amounted to 0.758 and 0.846 respectively, for AquaCrop model. Relative error in AquaCrop model varied between 2.9 and 30.8% in crop yield estimation and between 5.9 and 45.8% in soil salinity estimation. The relative error in SALTMED model ranged from 0.9 to 24.7% to estimate crop yield while ranging from -2.2 to 38.2% in estimation of soil salinity.
    Keywords: Simulation, Cyclic use of saline water, Drip irrigation, forage maize
  • Mohammad Hosainzadeh, Maryam Navvabian *, Nader Pirmoradian Pages 499-508
    Envelopment of drains improves hydraulic conductivity, by preventing the excessive small soil Particles from entering the pipes. Throughut the present study the performances of organic (rice husk), envelope, mineral envelope, as well as mixed envelope, comprised of rice husk and minerals, on the trend of hydraulic traits and chemical changes of the drain water was investigated. Towards this end, the physical model of the drainage system including pipe drains with diameters of 10 cm were buried under 37 cm of soil and then covered with a 7 cm transect of enveloping material as according to the envelope treatments. The experimental boxes were filled with soil of similar texture to those of the paddy fields in Guilan province (silt loam). Irrigation was so applied that a depth of 5 cm of irrigation water stood on the soil. Long term flow test was conducted under 1.9 dS/m of Electro conductivity for 500 hours of drainage flow. Salinity, Sodium Absorption Ratio, pH and TSS were recorded. The experimental treatments of envelopment were noted as the rice husk (H), Sand (G), a mixture of 80 percent sand and 20 percent rice husk (H20G80), A mix of 60 percent rice bran and 40 percent sand (H60G40), the mixture of 80 percent sand and 20 percent rice husk (H60G40), the mixture of 60 percent sand and 40 percent of rice husk (H40G60) as well as one with no envelope (B) taken as the blank. The results revealed that the discharge of the sample treated with H was more than that of G, treated and was reduced by decrease in rice husk depth in the mixed envelopes. H60G40 exhibited H80G20 exhibited lower EC means in their drain water, presenting more appropriate performances in their salinity control Treatments H and H80G20 performed well in decreasing TSS in their drain pipes.
    Keywords: Silt Loam Texture, Physical model of drain, Drainage water quality, Sand, Rice Husk
  • Saeb Khoshnavaz *, Saeid Boroomand Nasab, Hadi Moazed, Abdali Naseri, Zahra Izadpanah Pages 509-518
    To investigate the performance of artificially constructed wetland in phosphate removal from agricultural wastewater, free water surface constructed wetlands were employed. Nine rectangular pools were constructed and operated continuously from December 2013 until May 2014. Three of the units were filled with soil and planted with vetiver transplants (S), three were cultivated with vetiver on some floating platforms (F) and three kept non- planted as control (C). The study was divided into 6 phases, each of a 6 month, period, using three HRTs (3, 5 and 7 days). Concentration of phosphate was evaluated at the inlet vs outlet of the system, and the data analyzed, using SAS, to find out the significance between or among factors. The average phosphate concentration, in the wastewater entering the unit was recorded 5.99-8.58 mg/L. The results indicated that the phosphate removal performance of the constructed wetland units differed significantly (P
    Keywords: Eutrophication, Phytoremediation, Vetiver
  • Mohammad Mahdi Kholousi *, Ali Raeisi Estabragh, Saeid Gohari Pages 519-528
    Availability of accurate information regarding permeability of soil is needed in planning for the development projects, especially hydraulic structures. Laboratory determination of unsaturated permeability of soil involves high costs and is very time taking. Therefore, it is preferred to determine it using such indirect methods as making use of soil-water characteristic curve. These indirect methods are of constant parameters the determination of which needs such special information of soil water characteristic curve as residual and saturated water contents. Through initially examining a statistical model ( not a function of residual and saturated water contents) the permeability coefficients of unsaturated soil that were in acceptable correlation with famous models were determined. The constant parameters of some of the equations for estimation of the permeability of unsaturated soil were then estimated. The results finally show a high accuracy of the proposed model for a determination of the constant parameters.
    Keywords: Residual Water Content, Soil Water Characteristic Curve, Correlation Coefficient, RETC, RMSE
  • Ebrahim Babaeian, Mehdi Homaee *, Ali Akbar Norouzi Pages 529-544
    Pedotransfer functions (PTFs) have been developed to indirectly predict soil hydraulic properties (SHPs) from easily measurable soil properties mainly including textural properties, soil organic matter and bulk density. In the last few decades, several studies have addressed the potential of soil spectral information in visible, near-infrared (350-2500 nm), to provide predictors to estimate elementary soil properties. Predicting SHPs by soil spectral data is a new approach that has not yet been explored. In this study, the feasibility to estimate the Mualem-van Genuchten (MvG) hydraulic parameters was investigated using Spectro Transfer Functions (STFs). Four scenarios of data affrication namely: ASD full spectrum (scenario I), EnMAP (scenario II), Sentinel-2 (scenario III) satellite-based spectral resolution and laboratory and soil map-based Rosetta and HYPRESPTFs (scenario IV) were investigated. A Stepwise Multiple Linear Regression (SMLR) coupled with bootstrap method was employed to derive STFs. The most appropriate results for predicting MvG parameters were obtained for scenarios I and II. Compared with scenario IV, all the other three spectral scenarios performed reasonably well in terms of predicting soil water retention characteristics and unsaturated hydraulic conductivity. These findings suggest that spectral reflectance data at various spectral resolution levels is a promising indirect and quick method for large scale soil hydraulic parameter estimations.
    Keywords: spectral reflectance, pedotransfer functions, spectrotransfer functions, soil water characteristics curve, Mualem, van Genuchten
  • Mostafa Marzi, Mohsen Farahbakhsh *, Karim Shahbazi Pages 545-553
    The potential of activated carbon (a product of Merck) as an adsorbent has been studied for removal of nitrate from some polluted water sources. In line with this purpose, nitrate sorption kinetics and isotherms, as well as the effects of contact time, initial concentration, pH and temperature on nitrate sorption onto activated carbon were investigated. The surface characteristics of activated carbon were also studied, through FTIR and SEM techniques. Two simplified kinetics models, namely: pseudo-first and pseudo-second orders were tested to investigate the sorption mechanisms and while two isotherm models namely Freundlich and Langmuir employed to describe the equilibrium sorption of nitrate onto activated carbon. The results revealed that the amount of nitrate sorption increased with time and reached its maximum after ten minutes past. Maximum nitrate sorption occurred in a neutral pH figure, and with either increase or decrease in the pH level, the amount of sorption being decreased. The amount of nitrate sorption increased with a decrease in temperature, level, the depicting the exothermic nature of sorption. A comparison of the coefficient of determination of the fitted equations indicated that pseudo-second order equation (R2=1.000) was better fitting than pseudo-first order equation (R2=0.839) for description of nitrate sorption data. Sorption isotherm was proper, as described by Langmuier model (R2=0.998) and the maximum sorption parameter equaled 8.93 mg per gr of activated carbon.
    Keywords: activated carbon, isotherm, Kinetics, Nitrate, sorption
  • Zahed Sharifi *, Chiako Nazari, Kyumars Mohammadi Samani, Naghi Shabanian Pages 555-565
    The present study was conducted to investigate the effects of three successive years of fire burning on some physicochemical properties of surface (0-5 cm) and subsurface soil (5-10 cm) in Tappeh Darvish forest located in the surroundings of Zarivar Lake, Marivan. A control with similar conditions, but not affected by fire was selected in the vicinity of the fire burned area. Three composite soil samples were taken from the mentioned depths in the burned site and from control site. The samples were analyzed for texture, EC, pH, T.O.C, T.N, Nava. (NO3- and NH4), Pava., Kava., Ca ava., Mg ava., Cation Exchangeable Capacity (CEC) and Total Neutralizing Value (TNV) contents using standard methods. The results showed that, in general, changes in the soil properties following fire were greatest at the subsurface soil and more modest at the subsurface soils. Soil TNV and EC content changed notably, following fire, with higher values in burned soils. Nitrogen, potassium, phosphorus, calcium and magnesium became more available following fire, while CEC levels were found to be unchanged in the burned soil in comparison with the unburned soil. Soil pH, total C and N content slightly increased in the burned soil. Furthermore, the soil texture became lighter following fire with a lower content of clay in the burned soils. In total, it was concluded that fire significantly affects soil physicochemical properties and reduces the quality of soil as in forestlands.
    Keywords: Forest soil, Marivan, Soil physicochemical properties, Successive fire
  • Mostafa Shirmardi, Hasan Towfighi Pages 567-577
    Effects of Organic Matter (OM) on the kinetics of P fixation were studied on four types of soil treated with different levels of cow manure and incubated for two months before being treated with K2HPO4 at the rate of 45 mg P/kg, and then incubated for a period of 100 days at 25○C. Samples were taken from the soils at within intervals of 0, 1, 5, 20, 50 and 100 days and then their Olsen-P determined. It was revealed that the rate of oxidation of OM and the amount of organic-P mineralized were negatively correlated with the clay fraction content of the soil. The rate of oxidation was also increased with increase in the amount of OM added to the soils. The P associated with the manure was of a higher availability than the P in the mineral fertilizer. Kinetics of P fixation in the presence of OM was influenced by the mineralization of P especially at shorter incubation times, and the net effects of adsorption, precipitation, immobilization and mineralization processes occurring during the incubation, determined the amount of Olsen-P at any time. Addition of OM to the soils caused an increase in the recovery of applied P, the effect being more pronounced at longer incubation times.
    Keywords: Mineralization, Organic carbon, kinetics, Organic phosphorus, P, Fixation
  • Salman Raouf Yazdi Nejad, Amir Fotovvat *, Reza Khorasani, Hasan Feizi, Alireza Karimi Karouyeh Pages 579-587
    Phosphorus exhibits complex chemical behavior in response to such various soil factors as iron oxide. The effect of size and concentration of iron oxide particles on different forms of phosphorous in soil as well as its availability to plants was investigated. The study was conducted in the form of a factorial arranged experiment based upon a completely randomized design of four replications along with five levels of bulk iron oxide vs nano iron oxide (0, 500, 1000, 5000, 10000 mgkg-1).The results revealed that the use of iron oxide nanoparticles in all the samples reduced Olsen P concentration. The concentration was reduced from 3 mgkg-1 in bulk sample to 0.9 mgkg-1 in 5000 mgkg-1 nanoparticle sample, while this effect was not observed in the case of bulk iron oxide. A significant variation in Ca2-P, Ca8-P concentration was observed with changes in size and concentration of iron oxide, especially in Nano treatments. The changes in Ca10-P levels in the case of nano treatments were greater than those in bulk treatments, but not statistically significant. Iron oxide concentration significantly affected the level of Fe-P form. O-P form showed significant difference (compared with blank) only in the case of 10000 mgkg-1 of nano iron oxide.
    Keywords: Calcium Phosphate, Inorganic phosphorus, Iron Phosphate, Occluded Phosphorus
  • Saheb Soodaee Mashaee *, Naser Aliasgharzad, Ghorban Ali Nehmatzade, Neda Soltani Pages 589-596
    Cyanobacteria represent a less investigated group of prokaryotes, in terms of their effect on plant growth, especially in relation with the production of phytohormones. The present research was aimed at evaluating Indole Acetic Acid (IAA) production potential of cyanobacteria strains isolated from Guilan paddy fields through the two quantitative and qualitative methods, their potential being determined in terms of rice seed germination indices. The results obtained indicated that some cyanobacteria isolates could produce auxin hormone IAA.GGuCy-34 and GGuCy-42 isolates respectively produced 14.98 and 10.83 [µg IAA/(ml. Chl. a)] in no L-Trp treatment, GGuCy-34, GGuCy-15 and GGuCy-42 isolates respectively produced 23.7, 17.46 and 15.81 [µg IAA/(ml. Chl. a)] in 100 (mg L-Trp/ml) treatment and GGuCy-15 and GGuCy-16 isolates respectively produced 29.16 and 21.61 [µg IAA/(ml. Chl. a)] in 500 (mg L-Trp/ml) treatment. The results finally revealed that IAA production is highly correlated with the type of isolate and as well with the culture medium. Germination energy and germination rates increased in the cases of GGuCy-25, GGuCy-42, GGuCy-41, GGuCy-26 and GGuCy-50 isolates, and while dry radical weight as well as dry plumule weight increased in the cases of GGuCy-42, GGuCy-50, GGuCy-25 isolates.
    Keywords: IAA, Rice, Tryptophan, germination, Cyanobacteria