فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و دوم شماره 4 (مهر و آبان 1394)

نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال بیست و دوم شماره 4 (مهر و آبان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/09/17
  • تعداد عناوین: 17
|
  • حسین کاظمی، خلیل قربانی صفحات 1-23
    سابقه و هدف
    شرایط اقل یمی یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار در تولید محصولات کشاورزی است. در میان عوامل اقلیمی، متغیر بارش یکی از مهم ترین مولفه های اقلیمی است که در تولید محصولات کشاورزی به خاطر تاثیرگذاریش در تامین آب قابل دسترس برای گیاه نقش مهمی ایفا می کند. میزان آب قابل دسترس برای گیاهان قویا به فصل بارش، توزیع مکانی و زمانی آن وابسته است همچنین آن می تواند موفقیت یا شکست در تولید محصولات کشاورزی را در یک فصل زراعی تعیین کند . شهرستان آق قلا یکی از مراکز مهم تولید محصولات کشاورزی از جمله غلات دیم در استان گلستان می باشد. بیش تر اراضی این شهرستان زیر کشت دیم محصولاتی مانند گندم و جو قرار می گیرد . در مجموع کشاورزی در شهرستان آق قلا به میزان بارش وابسته است . تعیین تغییرات مکانی بارش در اراضی کشاورزی این شهرستان به طور ویژه ای دارای اهمیت است . بنابراین هدف از این پژوهش، ارزیابی روش های مختلف درون یابی به منظور تخمین و پهنه بندی متغیرهای بارش در اراضی کشاورزی شهرستان آق قلا بود . همچنین این پژوهش اطلاعاتی را در سطح محلی فراهم می کند که می تواند به وسیله کشاورزان منطقه برای افزایش عملکرد در شرایط دیم مورد استفاده قرار گیرد.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش توزیع مکانی بارش در اراضی کشاورزی شه رستان آق قلا به وسیله 18 روش- مدل درون یابی قطعی و زمین آماری مانند وزن دهی معکوس فاصله، تابع پایه شعاعی، چندجمله ای موضعی، کریجینگ معمولی و کریجینگ عام، مورد ارزیابی قرار گرفت . معیار ارزیابی در این پژوهش، ریشه دوم میانگین مربعات با استفاده از روش اعتبارسنجی متقابل بود. ،(GSD) و انحراف استاندارد عمومی (RMSE) باقی مانده
    یافته ها
    نتایج ارزیابی ها نشان داد که روش چند جمله ای موضعی (درجه 1 و 2) بهترین الگو برای تخمین همه متغیرهای بارش به جز بارش بهاره و بارش خرداد ماه می باشد. زیرا این روش دارای بیش ترین دقت و کم ترین خطا بود. تجزیه و تحلیل نیم تغییر نماها نشان داد که متغیرهای بارش سالانه و خرداد ماه با مدل نمایی و بارش های پاییزه، بهاره و اردیبهشت ماه با مدل کروی بهترین برازش را دارند. نقشه های نهایی نشان داد که میزان بارش های سالانه، پاییزه و خرداد ماه در اراضی شمالی کم تر از مناطق جنوبی است . در این مطالعه مشخص شد که حدود 65/62درصد از اراضی کشاورزی دارای بارش سالانه بین 300 تا 400 میلی متر می باشند. همچنین دامنه تغییرات بارش پاییزه در این منطقه بین 101/11تا 166/08 میلی متر مشاهده شد.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان د اد که همانند تامین نیازهای دمایی، نیاز رطوبتی سالانه و پاییزه گیاهان دیم رایج مثل گندم و جو، در این منطقه نیز تامین می شود، اما از نظر میزان بارش بهاره و خردادماه این مقادیر ناکافی است. سطح وسیعی از اراضی منطقه برخوردار از بارش زیر 10 میلی متر در خردادماه است که این میزان بارش برای پرشدن دانه ها کافی نیست.
    کلیدواژگان: استان گلستان، زمین آمار، کشت دیم، نیم تغییرنما
  • سمیرا اخوان، محمد قبایی سوق، ابوالفضل مساعدی صفحات 25-46
    تغییر اقلیم و اثرات آن بر منابع آب یکی از مهم ترین چالش های فراروی بشر در قرن حاضر و آینده می باشد. در این تحقیق اثر این پدیده بر مقدار نیاز خالص آبیاری محصولات عمده ی دشت همدان- بهار )گندم، جو، سیب زمینی، چغندرقند، ذرت دانه ای و علوفه ای، نخود و پیاز( در سه دهه ی آتی بررسی شده است. بدین منظور ابتدا توانائی مدل LARS-WG5 برای شبیه سازی متغیرهای اقلیمی دمای حداقل و حداکثر، تابش خورشیدی و بارش ایستگاه سینوپتیک همدان در دوره ی پایه (2010-1981) بررسی و تایید گردید. در مرحله بعد، با استفاده از داده های مدل HadCM3، مقادیر آن ها در دوره ی 2040-2011 بر پایه ی سناریوهای A1B، A2 و B1 شبیه سازی شدند. پس از آن، مقدار نیاز خالص آبیاری محصولات اصلی در مقیاس ماهانه برای دوره ی پایه و سه دهه ی آینده برآورد شد. بر اساس نتایج پیش بینی مدل LARS-WG5 در سه دهه ی آتی نسبت به دوره ی پایه طبق سناریوهای A1B، A2 و B1 دما به ترتیب 77/0، 88/0 و 78/0 درجه ی سانتی گراد و میانگین بارش سالانه به ترتیب 1/2، 9/5 و 2/10 درصد افزایش می یابند. نتایج نشان می دهد که میانگین بارش ماه های اکتبر، دسامبر و فوریه در هر سه سناریو افزایش و میانگین بارش ماه های مارس، آوریل و مه در سناریوهای A2 و B1 کاهش خواهد یافت. هم چنین، محتمل است مجموع مقدار نیاز خالص آبیاری محصولات بررسی شده دشت همدان- بهار طی 30 سال آینده بر اساس سناریوهای مختلف نسبت به دوره ی پایه بین 6/2 تا 2/28 میلی متر افزایش یابد.
    کلیدواژگان: سناریوهای تغییر اقلیم، مدل LARS، WG5، نیاز خالص آبیاری، دشت همدان، بهار
  • زینب جناغ، سعید حجتی، احمد لندی صفحات 47-65
    اطلاعات کمی در رابطه با تاثیر اسیدهای آلی در شرایط شور بر هوادیدگی و آزادسازی عناصر از کانی های سیلیکاته و به ویژه کانی-های فیبری وجود دارد. این مطالعه با هدف بررسی آزمایشگاهی اثر دو نوع اسید آلی سیتریک و اگزالیک (با غلظت ثابت 10 میلی مولار) در شوری های مختلف (0، 6، 12 و 24 دسی زیمنس بر متر) بر هوادیدگی و آزادسازی عناصر سیلیسیم، منیزیوم و آلومینیوم از دوکانی پالیگورسکیت و سپیولیت (در اندازه بین53 تا 25 میکرون) در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل و در سه تکرار انجام شد. مقدار رهاسازی عناصر با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد میزان رهاسازی عناصر به نوع عنصر مورد مطالعه، نوع اسیدهای آلی، مقدار شوری و نوع کانی بستگی دارد. از میان اسیدهای آلی مورد مطالعه، میزان رهاسازی عناصرآلومینیوم و منیزیوم در نمونه های تیمار شده با اسید سیتریک بیش از نمونه های تیمار شده با اسید اگزالیک می باشد. حال آنکه، رهاسازی سیلیسیم در نمونه های تیمار شده با اسید اگزالیک بیش از اسید سیتریک است. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش شوری رهاسازی عناصر از هردو کانی سپیولیت و پالیگورسکیت افزایش می یابد، لیکن در حضور اسیدهای آلی میزان رهاسازی عناصر از هر دو کانی پالیگورسکیت و سپیولیت نسبت به تیمارهای غیر شور کاهش معنی داری می یابد. به علاوه، نتایج نشان داد که نسبت مجموع آلومینیوم و منیزیوم رهاسازی شده به سیلیسیم رهاسازی شده از کانی سپیولیت بیش از پالیگورسکیت است که بر پایداری بیشتر پالیگورسکیت نسبت به سپیولیت دلالت دارد و تحت شرایط مطالعه بیشتر هوادیده می شود.
    کلیدواژگان: هوادیدگی، کمپلکس، آلومینیوم، منیزیوم، سیلیسیم
  • جواد بهمنش، رقیه صمدی، حسین رضایی صفحات 67-84
    منابع آب زیرزمینی پس از یخچالهای قطبی، دومین منبع آب شیرین موجود در جهان بشمار می روند. بررسی تغییرات سطح آب زیرزمینی در برنامه ریزی و مدیریت پایدار منابع آب هر منطقه از اهمیت فراوانی برخوردار است. در این تحقیق روند تغییرات تراز آب زیرزمینی 31 ایستگاه پیزومتری در مقیاس ماهانه و سالانه در منطقه دشت ارومیه در دوره آماری 2011-2002 با آزمون ناپارامتری من- کندال مورد بررسی قرار گرفت. برای هر سری زمانی شیب خط روند با استفاده از روش تخمین گرسن محاسبه شد. همگنی روند تغییرات عمق آب زیرزمینی با روش وان بل وهوقس مورد آزمون قرار گرفت. نتایج نشان داد که در همه ایستگاه ها تراز آب زیرزمینی دارای روند منفی و در 56% ایستگاه ها روند منفی در سطح احتمال 1% معنی دار بودند. بررسی شیب خط روند نشان داد که بطور متوسط تراز آب زیرزمینی در دشت ارومیه حدود 9/19 سانتی متر در سال در دهه اخیر در حال کاهش است. همچنین نتایج آزمون همگنی نشان داد که روند عمق آب زیرزمینی در دشت ارومیه در ماه های مختلف و در ایستگاه های مختلف در سطح احتمال 5% غیر همگن است.
    کلیدواژگان: تحلیل روند، تخمینگرسن، تراز آب زیرزمینی، دشت ارومیه، من، کندال
  • مجید حجی پور، مهدی ذاکری نیا، علی نقی ضیایی، موسی حسام صفحات 85-101
    توسعه کشاورزی و صنعت، کاهش منابع آب سطحی، افت سطح آب های زیرزمینی عوامل مهم کمبود آب هستند که یک راه مقابله با آن استفاده از مدیریت تلفیقی آب های سطحی و زیرزمینی می باشد. در این تحقیق با بکارگیری مدل شبیه سازی منابع آب WEAP و اتصال آن به مدل شبیه سازی آب زیرزمینی MODFLOW ، مصارف حوضه آبریز دشت بجنورد مورد ارزیابی قرارگرفت. واسنجی دو مدل بر اساس یک دوره 6 ساله (از سال آبی 85-1384 تا سال 90-1389) و اعتبارسنجی آن برای یک دوره 2 ساله (سال های 91-1390 و 92-1391) انجام گرفت. سپس سناریوهای مختلف مدیریتی از جمله ثابت نگه داشتن سطح زیرکشت درمقابل افزایش تعداد صنایع، افزایش راندمان آبیاری در بخش کشاورزی و ترکیبی از سناریوهای فوق، جهت کاهش تقاضای آب در نظر گرفته شد. بر اساس این سناریوها پیش بینی ها برای یک دوره 28 ساله (از سال 93-1392 تا سال 20-1419) انجام و اثرات آن بر روی منابع آب حوضه مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد که به کارگیری هم زمان راهبردهای مختلف مدیریت مصرف آب، بهتر از حالت استفاده منفرد از هر کدام از آن ها، برداشت آب از منابع مختلف را کاهش می دهد. شاخص اعتمادپذیری تامین آب در سناریوی مرکب کلی، برای بخش های شرب شهری، روستایی، کشاورزی و صنعت به ترتیب 100، 100، 4/60 و 5/71 درصد برآورد گردید. همچنین آبخوان آبرفتی با 47/0 میلیون متر مکعب افت سالیانه حجم ذخیره به تعادل نسبی رسیده است اما آبخوان آهکی با 02/6 میلیون متر مکعب افت سالیانه حجم ذخیره دچار مشکل است که نیازمند اقدامات بیشتر در این زمینه می باشد.
    کلیدواژگان: مدیریت منابع آب، شبیه سازی، آب زیرزمینی
  • سیده مطهره حسینی، ابوالفضل مساعدی، علی گلکاریان، کمال الدین ناصری صفحات 103-120
    یکی از چالش های بزرگ در فرآیند برنامه ریزی و مدیریت اکوسیستم های طبیعی از جمله منابع آب و خاک، عدم درک پیچیدگی ها و پویایی این اکوسیستم ها در مدل های مرسوم می باشد اما بر اساس ایده اساسی تئوری فازی، می توان این محدودیت را وارد مدل نمود. در این پژوهش نیز به منظور مدل سازی رابطه عوامل «درصد سنگریزه سطح زمین»، «درصد سیلت» و «اثر مشترک طول شیب و درصد شیب» با عامل «سطح مقطع شیار در واحد طول»، مدل های فازی متعددی با استفاده از عملگرهای فازی، توابع عضویت متفاوت و روش های مختلف غیرفازی ساز ساخته شدند. در انتخاب مناسب ترین مدل علاوه بر میزان آماره ترکیبی خطای نقطه ایده آل (IPE)، به تعمیم پذیری مدل نیز توجه شد. در تمامی روش های دفازی سازی، به جز روش بزرگترین ماکزیمم، مدل های فازی با ترکیب توابع عضویت «گوسی و ذوزنقه»، «گوسی 2 و ذوزنقه» و تابع عضویت «گوسی 2» جزء مدل های منتخب از نظر کمترین میزان IPE شناخته شده اند. آنچه که در میان مدل های بهینه قابل توجه می باشد، حضور تابع گوسی به تنهایی یا در ترکیب با سایر توابع است. همچنین نتایج نشان دادند که در مدل سازی فرسایش شیاری، استفاده از توابع نرم تر نظیر توابع گوسی نتایج بهتری نسبت به توابع تیز و ساده نظیر ذوزنقه و مثلث به دنبال دارد. همچنین بر اساس نتایج به دست آمده، اگر تنها سادگی مدل مدنظر باشد ترکیب دو تابع ذوزنقه و مثلث از نتایج بهتری نسبت به استفاده از هر یک به تنهایی، برخوردار است. پیشنهاد می شود تحقیقات بیشتری در رابطه با به کارگیری تکنیک های فازی و هوش مصنوعی در راستای مدیریت و مدل سازی در منابع طبیعی به عمل آید.
    کلیدواژگان: تابع عضویت، منطق فازی، فرسایش شیاری، مرتع، احمدآباد مشهد
  • سحر گلشن، محمود رایینی سرجاز، رضا نوروز ولاشدی صفحات 121-138
    آشکارسازی تغییراقلیم از نظر آماری فرایندی است برای نمایان سازی تغییرات معنی داری که نتوان آن ها را به تغییرات طبیعی ربط داد. انرژی گرمایی نهفته در ژرفای خاک می تواند در آشکارسازی تغییرات اقلیمی نقش مهمی بازی کند. بنابراین، هدف این پژوهش پر کردن شکاف در داده ها، توسعه یک مجموعه از داده های دمای خاک از داده های هوا و بررسی اقلیمی تغییرات روند دمای خاک و تاثیر گرمایش جهانی بر آن می باشد. برای این پژوهش از داده های بارندگی و ابرناکی سالانه، داده های روزانه دمای هوا، و داده های دمای عمق های مختلف خاک (5، 10، 20، 30، 50 و 100 سانتی متری) در ایستگاه همدیدی (سینوپتیک) شهر کرمان، برای دوره آماری سال های 1951 تا 2009 میلادی، استفاده شد. برای بررسی روند دماها از روش های پارامتری پیرسون و تحلیل رگرسیونی و روش های ناپارامتری اسپیرمن و من کندال استفاده شد. یافته های این پژوهش بیانگر این است که روش ناپارامتری من کندال نسبت به دیگر روش ها از دقت بیشتری برخوردار است. روند میانگین دمای هوای سالانه، و روند میانگین دمای فصل های بهار، تابستان و پاییز افزایشی و بسیار معنی دار (01/0 ≥ p) است. همچنین میانگین های دمای خاک سالانه و فصل های تابستان و پاییز دارای روندی افزایشی و بسیار معنی دار (01/0 ≥ p) است. این یافته ها همچنین گویای روندی کاهشی و معنی دار (05/0 ≥ p) در ابرناکی و بارندگی ایستگاه همدیدی کرمان می باشد. از یافته های این پژوهش نتیجه گرفته می شود که روند گرمایی ایستگاه همدیدی کرمان از روند گرمایش جهانی پیروی می کند و دمای خاک نیز می تواند چنین روندی را آشکار سازد.
    کلیدواژگان: آزمون های ناپارامتری و پارامتری، تغییراقلیم، من کندال، کرمان
  • ریحانه نوروزی مهیاری، فرشاد کیانی، هاشم حبشی صفحات 139-153
    در حال حاضر ارزیابی فرسایش خاک و تولید رسوب به عنوان یکی از بحث های مهم در مدیریت حوضه های آبخیز مطرح و یکی از نگرانی های مهم اغلب کشورهای در حال توسعه محسوب می شود، دست یابی به آمار دقیق در مورد میزان فرسایش خاک و رسوب در حوضه های آبخیز به منظور اجرای برنامه های حفاظت خاک و تعیین روش های مبارزه با فرسایش و کاهش تولید رسوب ضروری است. در استان گلستان نیز روند تخریب منابع و فرسایش خاک از معضلات مهم به شمار می رود. پژوهش حاضر به منظور بررسی تولید رسوب و روان آب در کرت های آزمایشی در سه کاربری جنگل، نهالکاری و جنگل دست خورده با استفاده از بارش طبیعی در حوضه شصت کلاته در استان گلستان انجام شد. جهت اندازه گیری فرسایش تعداد 9 کرت به ابعاد 2 در 2 متر در سه کاربری نصب گردید. نتایج نشان داد در بارش هایی با مقادیر 1/7 تا 14/4 میلی متر، میزان رسوب در منطقه ی جنگلی از 0/007تا 19/95گرم متغیر بود، میزان رسوب در منطقه ی نهالکاری از 0/13 تا 11/87 گرم و در منطقه ی جنگل دست خورده از 0/26 تا 43/94 گرم اندازه گیری شد. میزان روان آب در منطقه ی جنگلی از 0/23 تا 25 لیتر، در منطقه ی نهالکاری از 0/1 تا 16/1 لیتر بدست آمد و در منطقه ی جنگل دست خورده از 0/27 تا 25 لیتر بود. نتایج نشان داد تخریب جنگل ها میزان فرسایش و روان آب را به ترتیب 63/4 و 32 درصد افزایش داده و نهالکاری این میزان را 46/6 و 50/7 درصد کاهش داد.
    کلیدواژگان: تولید رسوب، جنگل آموزشی شصت کلاته، فرسایش خاک، کرت اندازه گیری
  • سامان بدیعی زاده، عبدالرضا بهره مند، نادر نورا، امیر احمد دهقانی صفحات 155-170
    در این مطالعه به منظور تعیین ابعاد بهینه شبکه زهکشی شهر گرگان از مدل SWMM، استفاده شد. برای واسنجی مدل از چهار واقعه بارندگی استفاده شد. شاخص های کارایی مدل در این تحقیق شامل ناش - ساتکلیف، ریشه مربع خطا و بایاس در برآورد مولفه های جریان نیز می باشد نتایج حاصل از واسنجی مدل نشان داد که دبی اوج و حجم جریان شبیه سازی انطباق خوبی با مقادیر مشاهداتی دارد. به منظور ارزیابی و تست اعتبار سنجی مدل از دو واقعه رگباری مجزا، استفاده شد نتایج حاصل از ارزیابی ، کارایی و دقت مدل را تایید می کند ، پس از ارزیابی کارایی مدل، بارش طرح با دوره بازگشت های طراحی محاسبه شد و مدل با دوره بازگشت های طراحی با توجه به پارامترهای بهینه و ابعاد شبکه زهکشی موجود اجرا گردید. دبی اوج عبوری از مجاری، بر اساس شدت بارش های طراحی مشخص شد و با توجه به نتایج حاصل از مدل بر اساس وجود و یا عدم وجود اضافه بار و شرایط سیلابی در محل گره ها و مجاری، کفایت شبکه موجود برای انتقال رواناب سطحی با دوره های بازگشت طراحی ارزیابی گردید با توجه به نتایج حاصل از مدل، در دوره بازگشت های دو، پنچ و ده سال به ترتیب 5/12 ، 6/30 و 1/ 40 درصد از طول مجاری شبکه زهکشی موجود شرایط بحرانی و سیلابی دارند، درنهایت ابعاد بهینه مجاری سیلابی برای هر کدام از دوره بازگشت های طراحی با توجه به تیپ ابعاد بهینه از طریق آزمون سعی و خطا توسط مدل تعیین گردید.
    کلیدواژگان: رواناب شهری، شبکه زهکشی، گرگان، SWMM
  • شهناز دانش، مصطفی ابطحی، کامران داوری، سیدعلی قاسمی صفحات 171-186
    به منظور جلوگیری از مشکلات شدید بحران آب در دشت نیشابور، به دلیل محدودیت منابع آب و نیز افزایش نرخ مصرف در بخش های شهری، صنعتی و کشاورزی، لزوم استقرار برنامه های جامع جهت مدیریت کمی و کیفی منابع آبی این دشت، امری انکارناپذیر می باشد. در تحقیق حاضر که در راستای امر مذکور انجام پذیرفته است، روند تغییرات زمانی کیفی آبخوان (در بازه زمانی 1388-1380) و نیز دلایل احتمالی این نوسانات مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای کیفی مورد استفاده در این تحقیق شامل کل جامدات محلول، سختی، نسبت جذب سدیم، غلظت یون های سدیم، کلسیم، منیزیم، سولفات و کلراید بودند. نتایج به دست آمده دلالت بر آن داشت که کیفیت آبخوان دشت نیشابور در طی بازه زمانی 1388-1380، کاهش یافته است. به گونه ای که در بازه زمانی مذکور، غلظت کل جامدات محلول در %77 از چاه های مورد مطالعه، روندی افزایشی را داشته و میانگین غلظت آن برای کل آبخوان از نرخ رشد سالانه ای معادل 63/19 میلی گرم در لیتر برخوردار بوده است. در بررسی دلایل احتمالی تغییرات کیفی آب های زیرزمینی دشت نیشابور، کاهش سطح آب های زیرزمینی، سازندهای زمین شناسی و فعالیت های کشاورزی به عنوان مهمترین عوامل مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصله نشان داد که تقریبا به ازای هر 81/0 متر کاهش در سطح آب های زیرزمینی در هر سال، به میزان 63/19 میلی گرم در لیتر به غلظت جامدات محلول در آبخوان افزوده شده است. همچنین وجود سازندهای زمین شناسی دوران سوم (میوسن) و سنگ های ولکانیکی در تغییر کیفیت بخش هایی از آبخوان دشت نیشابور موثر بوده است.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، کیفیت آب، دشت نیشابور، کل جامدات محلول
  • مرجان وهابی مشهور، علی رحیمی خوب صفحات 187-202
    داده های گمشده هواشناسی یکی از مشکلات پیش روی متخصصان و طراحان پروژه های منابع آب است و لازم است این نواقص آماری به طریقی برطرف گردد .روش های متعدد ی برای تخمین داده های گمشده وجود دارد. در این پژوهش کارایی دو مدل درختی و شبکه عصبی در مورد بازسازی داده های گمشده تبخیر روزانه 4 ایستگاه هواشناسی استان خوزستان مورد ارزیابی قرار گرفت. دوره آماری این تحقیق از سال 2005 تا 2008 بود و داده ها به دو دوره چهار ساله (2005 تا 2008) و 12 ساله (1997 تا 2008) تقسیم شدند و در هر دوره پس از حذف عمدی 5%، 10% و 20% داده های اندازه گیری شده، مقادیر آن ها با استفاده از مدل ها برآورد گردید. در مدل درختی مقادیر ضریب تبیین برای دوره 4 ساله با حذف 5%، 10% و 20% داده ها به ترتیب برابر 85/0، 75/0 و 85/0 و برای دوره 12 ساله برابر 90/0، 83/0 و 84/0 بدست آمد. در مورد مدل شبکه عصبی مقادیر ضریب تبیین برای دوره 4 ساله با حذف 5%، 10% و 20% داده ها به ترتیب برابر 85/0، 75/0 و 85/0 و برای دوره 12 ساله برابر 90/0، 82/0 و 85/0 بدست آمد. بیشتر بودن مقادیر ضریب تبیین برای دوره آماری 12 ساله نشان داد، مدل ها هنگام تخمین داده های گمشده برای دوره های آماری طولانی تر دارای عملکرد بهتری هستند. با افزایش داده های گمشده از 5% به 20% نیز از دقت این مدل ها کاسته شد. همچنین مقایسه این دو مدل نشان داد که هردو دارای دقت مشابهی در برآورد داده های گمشده می باشند.
    کلیدواژگان: داده های گمشده هواشناسی، بازسازی داده ها، مدل درختی، مدل شبکه عصبی مصنوعی، خوزستان
  • فیروزه جوادزاده، محمدرضا خالدیان، مریم نوابیان، پریسا شاهین رخسار صفحات 203-216
    محدودیت منابع آب در برخی مناطق، موجب کاربرد آب های نامتعارف و استفاده از سامانه های آبیاری با راندمان بالا نظیر آبیاری قطره ای شده است. عدم مدیریت صحیح در مصرف منابع آب، منجر به افزایش تجمع نمک در سطح خاک گردیده است. به سبب محدودیت های اجرایی مانند بالابودن هزینه و زمان بر بودن آزمایش های مزرعه ای، استفاده از مدل های شبیه-ساز برای مطالعه سناریوهای مختلف مدیریتی توصیه می شود. هدف پژوهش حاضر بررسی حرکت نمک در مقیاس مزرعه-ای و حالت غیرماندگار برای یک خاک سنگین ناهمگن با برآورد همزمان پارامتر های هیدرولیکی و انتقال املاح خاک به روش حل معکوس توسط مدل HYDRUS-2D می باشد. سامانه آبیاری قطره ای نواری به عنوان منبع خطی اجرا و با شوری های 279/1، 5/2 و 5 dSm-1، آبیاری انجام شد. 48 ساعت پس از اتمام آبیاری، نیم رخ خاک تا عمق 40 سانتی متری حفر و شبکه بندی شد. نمونه برداری از زیر تیپ و فاصله ی افقی 20 سانتی متری از تیپ برای تعیین شوری عصاره اشباع خاک (ECe) صورت گرفت. مقادیر ECe مشاهده ای و شبیه سازی شده توسط آماره های nRMSE و CRM مقایسه شدند. شوری خاک شبیه سازی شده اندکی کم تر از مقادیر مشاهده ای به دست آمد. محدوده ی nRMSE برای زیر تیپ بین 79/2 تا 49/18 درصد و برای جانب تیپ بین 08/3 تا 20 درصد به دست آمد که در رده ی عالی تا خوب قرار می گیرد. محدوده ی CRM در زیر تیپ 049/0- تا 097/0 و در جانب تیپ 065/0- تا 081/0 به دست آمد. بنابراین می توان از این مدل به عنوان ابزاری مناسب، برای طراحی و مدیریت آبیاری قطره ای نواری با آب شور و لب شور استفاده کرد.
    کلیدواژگان: تجمع نمک، HYDRUS، 2D، آب شور
  • حسین خزیمه نژاد، رسول مظلوم شهرکی، محمدحسین نجفی مود، علی شهیدی صفحات 217-229
    کنترل رسوب در شبکه های انتقال و توزیع آب از اهمیت زیادی برخوردار است. رسوب ورودی به کانالها در قسمتهای مختلف شبکه توزیع و انتقال ته نشین شده و ظرفیت حمل جریان را کاهش می دهد و این مساله باعث افزایش هزینه های نگه داری و لایروبی پس از بهره برداری خواهد شد. رسوبات چسبنده به دلیل خاصیت حل شدگی و وزن کم، قابلیت کمی برای ته نشین شدن درکانال دارند، عمده مشکلات به وجود آمده ناشی از وجود رسوبات غیرچسبنده می باشد که امکان ته نشینی بیشتری دارند. تاکنون مطالعات زیادی در خصوص تعیین سرعت آستانه حرکت رسوبات غیرچسبنده یکنواخت در کانالهای روباز انجام شده است و روابط یا نمودارهایی در این زمینه ارائه شده است، اما مطالعات در خصوص رسوبات غیرچسبنده غیریکنواخت بسیار اندک می باشد. با توجه به اینکه رسوبات موجود در کانال ها عمدتا غیریکنواخت میباشد، تعیین سرعت جریان برای جلوگیری از نهشته شدن این ذرات می تواند نقش مهمی در بالا بردن راندمان انتقال و کاهش هزینه های بهره برداری داشته باشد. در این تحقیق با استفاده از مدل فیزیکی و تجزیه و تحلیل ابعادی، شرایط آستانه حرکت ذرات رسوبی غیرچسبنده غیریکنواخت بررسی گردید. دراین آزمایشها 9 نمونه رسوب غیرچسبنده غیریکنواخت با اندازه و ضریب یکنواختی مختلف در سه شیب 0005/0، 001/0 و 002/0 مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزایش شیب و پارامتر اندازه ذره، پارامتر پایداری ذره کاهش و با افزایش ضریب یکنواختی رسوبات، پارامتر پایداری ذره، افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: سرعت آستانه حرکت، رسوب غیرچسبنده غیریکنواخت، شیب کانال
  • زهرا اشکو، احمد احمدی، امیراحمد دهقانی صفحات 231-242
    سابقه و هدف
    یکی از روش های متداول برای استهلاک انرژی جنبشی جریان در پایین دست سازه های آبی در حوضچه-های آرامش پرش هیدرولیکی می باشد. پارامترهایی چون طول پرش، نسبت عمق ثانویه به عمق اولیه و میزان افت انرژی از جمله پارامترهای مهمی هستند که بر اقتصادی کردن سازه حوضچه آرامش تاثیر فراوانی دارند. از نظر تاریخی، نخستین بار پرش هیدرولیکی توسط بیدون در سال 1818 مورد بررسی قرار گرفت. از آن زمان تاکنون، محققین زیادی با به کارگیری زبری های مکعبی، لوزی و ذوزنقه ای شکل، بلوک های دارای انحنا در وجه بالادست و بلوک های بدون انحنا، بستر موجدار سینوسی، نوارهایی با مقطع ذوزنقه ای، دیوارهای ممتد و زبری های نواری مستطیلی خصوصیات این پدیده را مطالعه کرده اند.. با وجود این، علیرغم گذشت دو قرن از شروع مطالعات در مورد پرش هیدرولیکی، هنوز مسائل ناشناخته ای در مورد آن وجود دارد که محققین را برای ادامه پژوهش ترغیب می نماید. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر تغییر زاویه بلوک های میانی در حوضچه آرامش ΙΙΙ USBR بر مشخصه های پرش است.
    مواد و روش ها
    آزمایشهای این تحقیق در کانال آزمایشگاهی با دیواره های شفاف و بستر صاف با مقطع مستطیلی به عرض یک متر، عمق 85 سانتمیتر و طول 15 متر صورت گرفت. مدل شامل مخزن تامین آب، دریچه کشویی لبه تیز با بازشدگی ثابت 3 سانتی متر و یک دریچه پروانه ای در انتهای پایین دست کانال برای تنظیم عمق پایاب و فلومتر برای اندزه گیری دبی جریان است. بخشی از ابتدای کانال که بلافاصله بعد از دریچه مخزن قرار دارد، به عنوان حوضچه آرامش در نظر گرفته شده، سپس بلوک های میانی و آبپایه انتهایی بر مبنای ابعاد استاندارد حوضچه آرامش ΙΙΙ USBR داخل کانال نصب گردید. در این مطالعه بلوک های میانی در دو وضعیت واگرا و همگرا نسبت به محور مرکزی کانال قرار داده شد و در هر وضعیت 8 زاویه استقرار 10،20،30،40،50،60،70،80 درجه برای بلوک ها در نظر گرفته شد. پس از برقراری دبی مورد نظر، دریچه ی انتهایی فلوم برای تشکیل پرش غیرمستغرق با پنجه ی قرارگرفته در ابتدای فلوم در زیر دریچه ی بالادست تنظیم گردید و مقادیر دبی جریان، طول پرش، عمق آب اولیه و ثانویه پرش اندازه گیری و عکسبرداری متوالی از پروفیل پرش انجام شد. دامنه تغییرات مقادیر دبی و عدد فرود از 39 الی 7/81 و 44/4 الی 56/8 بود. در مجموع 180 آزمایش برای پرش های کلاسیک، تیپ سه استاندارد و وضعیت های واگرا و همگرا انجام شد.
    یافته ها
    در وضعیت همگرا با افزایش زاویه استقرار بلوک ها تا 30 درجه، طول پرش به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش می-یابد و با افزایش بیشتر زاویه بلوک ها، جبهه ی پرش از دیواره های قائم کانال جدا شده و به سمت خط مرکزی کانال منحرف شده و نهایتا طول پرش افزایش می یابد.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان می دهند که افزایش زاویه استقرار بلوک ها تا 30 درجه در حالت همگرا باعث کاهش طول پرش به میزان متوسط 40 درصد و کاهش نسبت عمق ثانویه به میزان 10 درصد می گردد و افت انرژی نسبی را به 75 درصد می رساند. میزان این تغییرات در زاویه همگرایی بلوک 30 درجه با افزایش عدد فرود، برای افت انرژی نسبی و طول نسبی پرش افزایش و برای نسبت عمق ثانویه کاهش می یابد. علت اصلی کاهش طول پرش بعلت تشدید جریانهای ثانویه ناشی از تمایل بلوکها در زاویه 30 درجه است. همچنین در وضعیت واگرا برای همه زوایای استقرار بلوک ها افزایش طول پرش مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: پرش هیدرولیکی، حوضچه آرامش USBR ΙΙΙ، بلوک های کف حوضچه، زاویه استقرار
  • مریم بخشی، چوقی بایرام کمکی، مجید اونق صفحات 243-251
    بیابان زایی پدیده ای است که از عوامل متعددی اعم از طبیعی، اجتماعی و اقتصادی تاثیر می گیرد و متقابلا بر این موارد تاثیر می گذارد. اولین گام در اجرای فعالیت بیابان زدایی در ممانعت از گسترش بیابان باید متکی بر شناخت پدیده هایی باشد که هم بطور مجزا و هم در کنش با یکدیگر، در یک ناحیه، تغییراتی را به وجود می آورند و منجر به بیابان زایی می-گردند. در این تحقیق با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، هشت معیار اقلیم، خاک، پوشش گیاهی، رواناب، مدیریت اراضی، کاربری اراضی، اجتماعی و ترکیبی (ESI ) در حوزه اترک سفلی در استان گلستان بر اساس سیستم شاخص های بیابان زایی (DIS4ME ) شناسایی و ارزیابی گردیدند. با استفاده از روش فوق هر یک از معیارها و شاخص های مربوطه مورد بررسی و برای هر معیار در محیط GIS لایه اطلاعاتی تهیه شد. در نهایت با تلفیق لایه های اطلاعاتی، هشت معیار در منطقه بر اساس مدل مورد مطالعه بررسی و نقشه بیابان زایی منطقه بدست آمد. نتایج حاصل از این ارزیابی نشان می-دهد که 5/5 درصد منطقه از نظر درجه بیابان زایی در کلاس بحرانی(الف)، 25درصدآن در کلاس بحرانی(ب) و 69درصد در کلاس بحرانی(ج) قرار دارد. معیار خاک با متوسط عددی 67/1، پوشش گیاهی با متوسط عددی 62/1 و اقلیم با متوسط عددی 58/1 بیشترین تاثیر را در بیابان زایی منطقه دارند.
    کلیدواژگان: نقشه بیابان زایی، سیستم اطلاعات جغرافیایی، سیستم شاخص های بیابان زایی (DIS4ME)، آبخیز اترک سفلی
  • علیرضا شهریاری، مجتبی محمدی صفحات 253-260
    استان سیستان و بلوچستان از جمله مناطقی است که سالانه شاهد طوفان های گرد و غبار فراوان می باشد. لذا در این مطالعه به بررسی روند سری های زمانی پدیده گرد و غبار با استفاده از روش های آماری ناپارامتری پرداخته شده است. برای این منظور از آمار هفت ایستگاه بالای 20 سال دوره آماری (2008-1986) استفاده گردید. در ابتدا برای کلیه ایستگاه های مورد مطالعه در سری های زمانی ماهانه، فصلی و سالانه آماره های آزمون ناپارامتری محاسبه و سپس معنی داری این آماره ها در سطوح 95% و 99% مورد آزمون قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که همه ایستگاه ها دارای روند صعودی می باشند. اما در ماه های گرم و خشک در تمامی ایستگاه ها روند صعودی بیشتر از ماه های دیگر سال می باشند. نتایج پژوهش نشان داد که حداکثر روند به صورت صعودی در فصول تابستان و پاییز با میزان سطح اطمینان 99 درصد می باشد.نتایج بررسی روند و جهت آن برای فصول مختلف نشان داد که در سطح استان تنها بخش شرقی در محدوده ایستگاه های خاش و سراوان دارای روند معنی داری نمی باشند و سایر بخش های استان دارای روند معنی دار می باشند.
    کلیدواژگان: پدیده اقلیمی، گرد و غبار، سیستان و بلوچستان، آزمون من، کندال
  • علی رسول زاده، الناز آذرتاج، پریسا فرضی صفحات 261-268
    توسعه تکنیک های برآورد فراوانی منطقه ای سیلاب در مناطق فاقد ایستگاه های اندازه گیری یکی از اولین اهداف اصلی در مسایل روز هیدرولوژی می باشد. در این تحقیق، تحلیل منطقه ای بین دبی سیلاب به عنوان عامل وابسته و ویژگی های فیزیکی به عنوان عامل مستقل با بکارگیری روش معکوس در حوضه های استان اردبیل انجام گرفت. برای حصول به مدل واحد، دوره بازگشت به عنوان عامل مستقل در مدل در نظر گرفته شد. منطقه مورد تحقیق متشکل از 9 ایستگاه هیدرومتری واقع در نواحی مرکزی می باشدکه 7 ایستگاه برای واسنجی (ایجاد مدل) و 2 ایستگاه برای صحت سنجی مدل های ایجاد شده، مورد استفاده قرار گرفتند. چهار نوع مدل شامل مدل های مساحت، مساحت-شیب، مساحت- شیب- طول آبراهه ها و مدل فولر مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد کمترین همبستگی بین پارامترها برآورد شده، مربوط به مدل مساحت می باشد. لذا پارامترهای برآورد شده این مدل یکتا بوده و نسبت به مدل های دیگر از اعتبار بالاتری برخوردار بود. از بین چهار مدل مورد مطالعه، مدل فولر عملکرد مناسبی برای تخمین سیلاب نشان نداد. مدل های مساحت، مساحت- شیب و مساحت- شیب- طول آبراه ها تا دوره بازگشت 50 سال دبی سیلاب را با دقت مناسبی برآورد کردند. با افزایش دوره بازگشت دقت مدل های ذکر شده کاهش یافت. مدل مساحت با RMSE 30/23 و 51/23 (مترمکعب بر ثانیه) کمترین دقت و مدل مساحت- شیب- طول آبراه ها با RMSE 51/9 و 32/6 (مترمکعب بر ثانیه) بیشترین دقت را در برآورد دبی سیلاب در ایستگاه های صحت سنجی داشتند.
    کلیدواژگان: تحلیل منطقه ای سیلاب، روش معکوس، رگرسیون، عدم اطمینان، حوضه های اردبیل
|
  • H. Kazemi, Kh. Ghorbani Pages 1-23
    Background And Objectives
    Climate condition is one of the most important factors which affect agricultural production. Amongst climate parameters, rainfall variability is one of the most crucial factors which has important role on agricultural productions because of its effect on available water for plants. The amount of water available to plants strongly depends on the rainy seasons onset, length and rainfall temporal distribution, hence can determine a success or failure of a growth season. One of the most important areas for crops production in Golestan province is the Aq-Qalla township. Most of the areas are used for rainfed farming, such as wheat and barely. In general, agriculture in Aq-Qalla township is dependent on rainfall. Determination of the precipitation spatial variability in these agricultural lands is particularly very importance. Therefore, the objectives of this research were the investigation of different interpolation methods for estimation and zoning of precipitation variables in agricultural lands of Aq Qalla township for rainfed cropping of autumn cereals. Also, this research provides information at local level that could be used by farmers to increase of yield in rainfed condition.
    Materials And Methods
    In this research, the spatial distribution of precipitation on agricultural lands of Aq-Qalla township evaluated using 18 method-models from deterministic and geostatistic interpolation such as, Inverse Distance Weighted (IDW), Universal Kriging (UK), Ordinary Kriging (OK), Radial Basis Function (RBF) and Local Polynomial Interpolation (LPI). The performance criteria for evaluation were Root Mean Square Error (RMSE) and General Standard Deviation (GSD) with the Cross Validation methods.
    Results
    The results showed that Local Polynomial Interpolation (1 and 2 degree) was the best method to estimate precipitation parameters except spring and June precipitation. Because, it had the highest accuracy and the lowest error for estimating of these parameters. Semivariograms analysis indicated that annual and June precipitation were best fitted to Exponential model, also, autumn, spring and May precipitation by Spherical model. Results of final maps showed that amount of annual, autumn and June rainfall were lower in north than south regions. Moreover, the results of this research showed that about 65.62 percentage of agricultural lands of Aq-Qalla had suitable level of annual rainfall (300-400 mm). Also, in this area amount autumn rainfall was 101.11 to 166.08 mm.
    Conclusion
    The results indicated that same as temperature requirements, the annual and autumn rainfall requirements of current crops such as wheat and barley are provided in this township. But, amount of spring and June rainfall are non-suitable in this area. Wide area in Aq-Qalla township were under 10 mm rainfall in June. This amount is not enough for grain filling.
    Keywords: Geostatistic, Golestan province, Rainfed farming, Simivirogram
  • S. Akhavan, M. Ghabaei Sough, A. Mosaedi Pages 25-46
    Background And Objectives
    Climate change and its impacts on water recourses is known as one of the most important challenges which human would be faced with it in the future century. Although different studies are performed to consider the effects of climate change on the metrological and hydrological variables using climatic scenarios and General Circulation Models, but its effects on agricultural sectors such as water requirement are less investigated. The main objective of this study is to asses the effect of climate change on the net irrigation requirement changes of main crops in Hamadan-Bahar plain (winter wheat, barley, potato, sugar beet, maize (grain), maize (grass), peas and onion) in three next decades according to different scenarios using LARS-WG5 model compared with baseline period.
    Materials And Methods
    In this study daily metrological variables including precipitation, minimum and maximum temperature and relative humidity were collected from the Islamic Republic of Iran Meteorological Organization for 1981-2010. For main purpose, first of all, the capability of LARS-WG5 model was investigated and verified to simulate meteorological variables including minimum and maximum temperature, solar radiation and precipitation at Hamadan synoptic station in the baseline period (1981-2010). In the next step, meteorological variable values were stimulated by HadCM3 model based on A1B, A2 and B1 emission scenarios in the period of 2011-2040. Finally, the net irrigation requirement values of main crops were estimated for baseline and three future decades.
    Results
    Based on the simulated results of LARS-WG5 model, the average values of air temperature and precipitation will increase by 0.77, 0.88 and 0.78 oC and 2.1, 5.9 and 10.2% for A1B, A2 and B1 scenarios, respectively.The results showed that average monthly precipitation will increase in October, December and February for three scenarios and decrease in March, April and May for A2 and B1 scenarios. Also, the total amount of net irrigation requirement of examined crops will increase between 2.6 to 28.2 mm for three future decades compared with baseline period. According to A2 scenario, the net irrigation requirements of wheat and barley have the lowest values of increasing change and sugar beet and potato have the highest increasing changes.
    Conclusion
    According to the A2 as a plausible scenario, the total net irrigation requirement of sugar beet, wheat, barley, potato, maize (grain), maize (grass), peas and onion in 30 next years will increase 267, 75, 57, 275, 250, 153, 145 and 224 cubic meters per hectares, respectively compared with baseline period. In general, considering increasing changes of the net irrigation requirements of different examined crops, the selection of appropriate cropping patterns consistent with climate change is required.
    Keywords: Climate change scenarios, LARS, WG5 model, Net irrigation requirement, Hamadan, Bahar plain
  • Z. Jenagh, S. Hojati, A. Landi Pages 47-65
    Background And Objectives
    Clay minerals have significant impacts on all physical, chemical and biological properties of soils. Weathering of clay minerals in soil could be affected by several factors such as redox status, dehydration, hydrolysis, dissolution, chelation (bond a metal ion with an organic capsule) and release of aluminum hydroxide into juicy clays structure through exchange position. Limited information is available about the influence of organic acids on dissolution of fibrous clay minerals especially in saline conditions. This study was carried out to identify the influence of studied parameters on release of magnesium, silicon and aluminum from sepiolite and palygorskite minerals.
    Materials And Methods
    A laboratory experiment was set up with a completely randomized design and factorial arrangement in three replications. Treatments included two types of mineral (sepiolite and palygorskite in size of 25-53 μm), two organic acids (0.01 M citric and oxalic) and a control and four salinity levels (0, 6, 12 and 24 dS/m). The sepiolite and palygorskite minerals were taken from a mine in Fariman city (northeastern Iran) and Tolsa Co. (Spain), respectively. Then their elemental composition and X-ray diffraction patterns were measured using Bruker Pioneer S4 and Bruker D8 machines, respectively. The concentrations of released elements were also measured by GBC atomic absorption spectrometer.
    Results
    The results obtained from determination of elemental composition of sepiolite and palygorskite minerals showed that sepiolite has higher concentration of MgO than palygorskite which is compatible with those reported in literature. The presence of minor concentration of CaO in elemental composition of the both minerals suggests that both minerals have minor amounts of carbonates as the accompanying phase. This was further supported by the results of XRD analysis of the samples. The results also illustrated that the amount of released elements is highly affected by the type of organic acids, salinity and type of mineral. Among the organic acids, the amount of Mg and Al released from sepiolite and palygorskite in citric acid treated samples were greater than those from oxalic acid samples. However, oxalic acid was found to be more effective for extraction of Si from the minerals. With increasing salinity, the release of all elements was increased, however; in presence of organic acids the amount of released elements was reduced comparing with non-saline conditions. Moreover, the results illustrated that the ratio of released Si/ (Al) in sepiolite samples was higher than palygroskite.
    Conclusion
    The results of this study suggest that sepiolite is less stable than palygorskite and is much more weathered under the conditions studied.
    Keywords: Weathering, Citric, Oxalic, Aluminum, Magnesium, Silica
  • R. Samadi, J. Behmanesh, H. Rezaei Pages 67-84
    Background And Objectives
    In the world, groundwater resources are counted the second freshwater resources after polar glaciers. Investigating changes in groundwater levels in any region has an important role in planning and sustainable water resources management. Continuous decline of groundwater level has been observed in many places of the world in the past half-century. It has indicated the depletion of groundwater reserve in large scale. This reserve depletion has been caused either by over-exploitation or reduction of groundwater recharge. In the recent years, groundwater use has continuously increased to meet demand for expanding industrial, agricultural and urban water supply. Meteorological parameters changes exert extra pressure on further reduction of groundwater level. Since, until now, the comprehensive studies about trend changes of ground water level have not accomplished in Urmia region therefore the main goal of the present research is to investigate the changed trend of Urmia ground water level using Mann-Kendal non-parametric method.
    Materials And Methods
    The study area has located at 55° 10´ 26" longitude and 37° 4´ 12" latitude in northwest of Iran. For studied region, the mean annual precipitation is 304 mm and its climate is dry and cold. This plain located in west part of Urmia lake in west Azarbayjan. In the present research, trend analysis was conducted on groundwater level of 31 piezometeric stations in the monthly and annually scales in the period of 2002-2011 using Mann-Kendall non-parametric test. Data Analyze was carried out using the boxplot software in SPSS. Trend line slope was estimated by using Sen’s estimator for each time series. Homogeneity of trend was tested using the Van Belle and Hughes method.
    Results
    The results showed that the trend of groundwater level for all stations was negative and the negative trend in 1% probability level was significant for 56 percent of the stations. The investigation of trend line slopes revealed that in average, the groundwater level of Urmia plain has been decreased about 19.9 cm/year. Also, the results of homogeneity test of trend in 5% probability level showed that the trend was non-homogeneous for different months and heterogeneous for various stations.
    Conclusion
    According to the obtained results from the present research, the changes trend of the region ground water level is negative. If the exploitation from ground water resources continues in the present form, social and economic crisis can be formed. According to the results of this research, it is necessary to control the ground water exploitation and ground water level will be increased by increasing agricultural water efficiency and artificial recharge.
    Keywords: Trend analysis, Sen's estimator, Groundwater level, Urmia plain, Mann, Kendall
  • M. Hajipour, M. Zakerinia, A.N. Ziaee, M. Hesam Pages 85-101
    Background And Objectives
    Agricultural and industrial development, degradation of surface water resources, groundwater levels drop are among the major factor causing water scarcity. The integrated management of groundwater and surface waters serves as a solution to cope with such issues.
    Materials And Methods
    In the present study, using a water resources simulation model WEAP and its adjunction to the groundwater simulation model MODFLOW, consumption for Dashte Bojnord basin was evaluated. Calibration and validation of both models were undertaken based on 6 years (from 2005-06 to 2010-11) and 2 years (from 2011-12 to 2012-13) respectively. Then different management scenarios, including keeping acreage and cultivation area as constant against increasing number of industries, increasing irrigation efficiency in agriculture were considered combinations of the above scenarios alleviate reduce water demand. Under this scenario, projections for a period of 28 years (from 2013-14 to 2040-41) and its effects on water resources of the basin were studied.
    Results
    The results showed that simultaneous applying multiple water management strategies seems to be better than any of its individual states, reducing water withdrawing on various resources. Reliability of water supply in the whole complex scenario, for urban drinking water, rural, agriculture and industry purposes was estimated to be 100, 100, 60.4 and 71.5 percent. To adopt above scenario alluvial aquifer by drop about 0.47 million cubic meters per year could be the relative balance between aquifers exploitation and recharge but limestone aquifer by drop about 6.02 million cubic meters per year need more management actions to have no problems.
    Conclusion
    With simultaneous use of groundwater and surface models in management of water resources, reliable results would be achieved.
    Keywords: Bojnord, Water management resources, WEAP, MODFLOW
  • S.M. Hosseini, A. Mosaedi, A. Golkarian, K. Nasseri Pages 103-120
    Background And Objectives
    Rill erosion is causes soil degradation, loss of rangeland potential and unfavorable conditions for plant establishment. So understanding, modeling and predicting this type of erosion on rangeland and natural resource management is important. One of the major challenges in planning and management of natural ecosystems such as rangelandsis lack of understanding the complexities and dynamics of these ecosystemsinconventional models. That based on basic idea of fuzzy theory, this limit can be entered in the model. The main aim of this study is to design and evaluate the performance of rill erosion prediction model using fuzzy inference systems on a part of Ahmadabad- Mashhad rangelands.
    Materials And Methods
    In this study by establishing 50-m transects in each different slope length, the number of rills and effective parameters in shaping rills, including canopy cover, ground cover, gravel, sand, silt, clay, slope and mutual effects between length and degree of slope have been measured. By measuring, width and depth of any rill and their geometric section, cross-section of rills have been calculated. Then by using Gamma test, the optimal combination of variables "percentage of gravel surface", "mutual effects between length and degree of slope" and "amount of silt available in soil" as inputs factors and "cross-section of rills per unit length" as variable Output (Function) were chosen for the fuzzy modeling. Some (9) different combinations of membership functions to fuzzification of input and output variables with 5 defuzzification approach combined maximum - minimum of fuzzy were trial and error. Model is chosen so that the addition of small amounts of IPE, the generalizability also is appropriate.
    Results
    Results showed that the defuzzification of smallest maximum (SOM) has the lowest IPE compared with the other methods and then the mean of maximum method (MOM) with the lowest IPE was used in second priority. In all methods of defuzzification (except the mean of maximum method), models such as “Gaussian – trapezoidal” “Gaussian 2 – trapezoidal” and “Gaussian 2” selected models are known. According to the results obtained, in the erosion modeling using the softer functions such as Gaussian, will lead to better results than the sharp and simple functions such as trapezoidal and triangular. The combination of two trapezoids and triangles will have better results than using each alone, if only the simplicity of the model has to be considered.
    Conclusion
    Gaussian membership function with the defuzzification of smallest maximum is the optimal model for predicting rill erosion in Ahmad-Abad area of Mashhad.
    Keywords: Membership function, Fuzzy logic, Rill erosion, Rangeland, Ahmad, Abad Mashhad
  • S. Golshan, M. Raeini Sarjaz, R. Norooz Valashedi Pages 121-138
    Background And Objectives
    Global warming, due to greenhouse gas increase in the earth atmosphere, caused an increase of about 0.8 oC in global mean air temperature since the early 20th century. The long-term heat energy deposition, both in atmosphere and in soil depths, affect physical and biological processes. Climate change detection statistically is a process which could reveal significant changes that might not be related to natural variations. Long-term thermal energy deposition in soil depths could play an important role in detecting climate change. Thus, the aims of this study were to fill the gaps in soil temperature data and determination of the effect of global warming on long term soil temperature trend.
    Materials And Methods
    Kerman synoptic station was chosen to collect data for 1951-200 interval. This station is located at 30o 15’ north latitude and 56o58’ east longitude with 1754 m above Sea level. The long-term annual mean temperature and mean annual total precipitation are 15.8 oC and 150 mm, respectively. For detection of climate change the long-term annual rainfall and cloudiness, daily air temperatures for 1951-2009 interval and daily soil temperatures at 3, 9 and 15 GMT at different depths (5, 10, 20, 30, 50 and 100 cm) for 1992-2009 interval were collected. The parametric methods of Pearson and regression techniques, along with nonparametric techniques of Spearman and Mann-Kendall were employed to detect temperature trends.
    Results
    The results of these study indicated that Mann-Kendall test could reveal soil and air temperature trends more accurately. The mean annual, spring and summer air temperature trends significantly increased (P≤0.01). The mean annual, summer and autumn soil temperatures also had increasing and significant trends (P≤0.01). These findings also show significant negative trends in both cloudiness and rainfall (P≤0.05).
    Conclusion
    It is concluded that there is a pronounced similarity in Kerman air and soil temperature trends with global temperature trend and soil temperature could be used to detect climate change.
    Keywords: Non, Parametric, Parametric Tests, Climate change, Mann, Kendall, Kerman
  • R. Norouzi Mahiari, F. Kiani, H. Habashi Pages 139-153
    Background And Objectives
    Presently, evaluation of soil erosion and sediment yield is one of the challenging issues in watershed management. It is considered to be a concerning issue in the developing countries and thus access to accurate data is essential for the measurement of soil erosion and sediment in watersheds for proper designing of soil conservation programs and determine ways to against erosion and reduce sediment. The natural resources degradation and soil erosion are the major problems in Golestan Province. The aim of this study was the investigation of sediment and runoff in experimental plots by using of natural rainfall in three land uses of forest, afforested and disturbed forest in Shastkalate watershed.
    Materials And Methods
    Nine erosion experimental plots with 2×2 (m) size were installed in all three land uses.
    Results
    The results showed that in 1.7 to 14.4 (mm) of precipitation, the amount of sediment were 0.007 to 19.95 (g) in natural forest, 0.13 to 11.87 (g) in afforested and 0.26 to 43.94 (g) in disturbed forest land uses. The amount of runoff varied from 0.23 to 25(l) in forest, 0.1 to 16.1 (l) in afforested and 0.27 to 25 (l) in disturbed forest land uses.
    Conclusion
    Results showed that the forest degradation increased erosion and runoff at rate of 63.4 and 32%, respectively. Whilst, the amount of erosion and runoff decreased in afforested land use by 46.6 and 50.7%.
    Keywords: Sediment yield, Research Shastkalateh forest, Soil erosion, Experimental plots
  • S. Badiezadeh, A.R. Bahremand, A.A. Dehghani, N. Noura Pages 155-170
    Background And Objectives
    Water collection systems and disposal of superficial rain runoff are of the important components of urban planning and development, and any negligence in the system design could be problematic for human societies. In the superficial water collection networks design, design errors increase with the increment and extension the network. To reduce the error, the network design should be accurate. Computer models have greatly contributed to the accurate design and played a very useful role in achieving economical plan.
    Materials And Methods
    A study was done to determine the optimum dimensions of Gorgan city drainage network using hydrologic-hydraulic model SWMM. In this study, to calibrate the model, four rainfall events in dates 22/11/1390, 30/11/1390, 12/01/1390, 12/02/1390, were used and the speed of the corresponding runoffs in the chosen sub basin were recorded. In this study, Nash-Sutcliff, square root of error and bias error were used as model performance indices in the estimating peak discharge and flow volume.
    Results
    The model calibration results showed that the simulated peak discharge and flow volume are in good correspondence with the observed values (BIAS%=11.44, RMSE 0.006 and NS=0.70) and the calibration results were used for the optimum values of parameters. To evaluate and test model validation, two rainfall events in dates 2/02/1391, 16/02/1391, were used. The evaluation results were confirmed the efficiency and accuracy of the model, so that the model performance indices were acceptable in both cases (BIAS%=8.01, RMSE 0.00043 and NS=0.69). After evaluating model performance, design rainfall with return period was calculated and model with design return period was performed in respect to the optimal parameters and dimensions of the drainage network. Peak discharge passing through the channels was identified based on design rainfall intensities. The adequacy of existing network to carry runoff with design return period was assessed with regard to model results based on presence or absence of added load and flood conditions at the nodes and channels. According to the model results, 40.11, 58.30 and 48.12 percent of drainage network channels possess critical and flood conditions in 2, 5 and 10 return periods respectively. Finally, the optimal dimensions of flood channels were determined by the model through trial and error test according to the type of optimal dimensions for each design return period.
    Conclusion
    The results of the study indicate that the model has the accuracy required for urban runoff simulation and it can be used for urban runoff management plans and designing superficial water collection and disposal networks.
    Keywords: Urban runoff, Drainage network, Gorgan, SWMM
  • M. Abtahi, Sh. Danesh, K. Davari, S.A. Ghassemi Pages 171-186
    Background And Objectives
    Water resources limitation in the Neishaboor Plain, in addition to a significant increase in water demand in urban, agricultural and industrial sectors, has caused researchers to investigate and provide the basic information necessary for development of a sustainable water management program. In this study the temporal changes in groundwater quality and the possible causes of these fluctuations were studied.
    Materials And Methods
    The water quality data used in this investigation included a 9 year (2001-2009) periodically measurements of TDS, total hardness, Na, Ca2, Mg2, Cl- and SO4 2- concentrations.
    Results
    The results, as were shown by the changes in parameters such as TDS, SAR and hardness indicated a significant degradation of groundwater quality over the period included in this study. The TDS concentration in 77% of the investigated wells increased substantially over this period, with mean increase of 19.63 mg/lit.yr. In regard to possible causes of groundwater deterioration, the decline in groundwater level, geological formations and agricultural activities were considered to be the most important factors. The results showed that for every 0.81m mean annual decline in groundwater level, the TDS concentration increased by a value of 19.63 mg/lit. The geological tertiary formations (Miocene) and volcanic rocks could also be included among the factors affecting the spatial quality changes observed in some parts of the Nayshaboor's aquifer.
    Conclusion
    The result of this study clearly indicated that there is a strong correlation between the groundwater level decline and the increase in salt concentration of the aquifer. However, due to the lack of adequate data and information, definitive statements on the relative contribution of agricultural activities and geological formation on groundwater quality changes could not be made.
    Keywords: Groundwater, Water quality, Neishaboor Plain, Total dissolved solids
  • M. Vahabi Mashhor, A. Rahimi Khoob Pages 187-202
    Background And Objectives
    Pan Evaporation data used to estimate crop water requirements, but in some cases due to lack of accurate data on measurements or defective equipments failure and lost data as referred in missing data. Since data integration is important for irrigation planning, it is necessary to correct the statistical errors. Many methods were used for finding missing data, In the meantime, neural network and tree models have high degree of accuracy, however these models were not compared and evaluated. The aim of this study is to compare the model tree and neural network for reconstructing missing daily evaporation data for four stations in Khuzestan province.
    Materials And Methods
    In this study, the required data from four stations include Aghajari, Bandar Mahshahr, Izeh and Bostan located in Khuzestan province were collected. On the basis of the Koppen climate classification, the climate of these stations is arid. The data related to the years 1997 to 2008 that include daily values of pan evaporation, wind speed, maximum and minimum air temperature, relative humidity, sunshine and the extraterrestrial radiation. The data were divided to two four-year period (2005 to 2008) and 12 years (1997 to 2008) and at any period after intentional removal of 5%, 10% and 20% of the measured data, their values were estimated with the use of tree and neural network models. The results of the model were compared using Statistical indices.
    Results
    In tree model coefficient of determination for four years period were: 85%, 75% and 85% and for 12 years period were: 90%, 83% and 84% respectively. In neural network model coefficient of determination for 4years period were: 85%, 75% and 85% and for 12years period were: 90%, 82% and 85% respectively. A higher coefficient value for 12 years period showed that models are more accurate to estimate missing data for longer term statistical data. By increasing missing data from 5% to 20%, accuracy of models was diminished. This research also indicated that both models have similar accuracy in the estimation of missing data.
    Conclusion
    According to the results of this study, when more than 10 years of data are available, both neural network and tree models will have relatively good results. Also, when the number of missing data are less or missed in shorter periods, estimated values will be closer to the actual values. In order to improve and complete results, it is suggested that statistical estimates of missing data for different periods, such as 8 or 15 years are repeated and the best period to determine for best practice models.
    Keywords: Missing data, Reconstructing data, Tree model, Neural network model, Khuzestan
  • F. Javadzadeh, Shakhali, M.R. Khaledian, M. Navabian, P. Shahinrokhsar Pages 203-216
    Background And Objectives
    Limitation of water resources has led to unusual waters applications and the use of high-efficiency irrigation systems such as drip irrigation in some areas. The mismanagement of water resources has caused increases the accumulation of salts in the soil. Due to the executive limitations of field experiments such as high cost and timeconsuming, using of simulator models for studying different management scenarios is recommended. Purpose of this research is evaluation of the salt transport in heterogeneous heavy soil and unsteady conditions with estimating hydraulic and solute transport parameters using inverse solution with the HYDRUS-2D model.
    Materials And Methods
    Drip irrigation system was applied as a line source and was done with water salinity of 1.279, 2.5 and 5 dS/m. Soil profiles were drilled to 40cm depth and networking with dimensions of 10 × 10 cm was performed. 48 hours after irrigation. In order to check the status of solute, sampling from beneath the tape and horizontal distance of 20 cm from the tape was used to determine the salinity of the soil saturation extract. ECe observed values of field experiments were compared with ECe simulated values using statistical indices i.e. nRMSE and CRM.
    Results
    Simulated soil salinity values were slightly lower than the observed values. Also it was observed that the maximum amount of salinity was in the surface layer of soil, this could indicate the need for salt leaching in cases such as the early stages of plant growth which is more sensitive to salinity. According to HYDRUS model estimations, ranges of longitude dispersion coefficient (DL) and transverse dispersion coefficient (DT) were between 24.57-39.56 (cm) and 0.1298-5.2680 (cm), respectively; These differences in coefficients of different may be due to the soil heterogeneity and the high spatial variability in soil transformation parameters. Ranges of nRMSE for beneath the tape and the horizontal distance were between 2.79-18.49% and 3.084-20%, respectively. Simulations placed in good to excellent category. Ranges of CRM for beneath the tape were between -0.049 and 0.097 and the horizontal distance were between -0.065 and 0.081.
    Conclusion
    Despite heavy soil texture and soil heterogeneity in the study area andaccording to statistical indices i.e. nRMSE and CRM, HYDRUS-2D model could estimate satisfactorily the hydraulic and the solute transport parameters using inverse solution and simulated salinity with good quality; Thus, this model can be used as a suitable tool for the design and management of drip irrigation with saline and brackish water.
    Keywords: Accumulation of salt, HYDRUS, 2D, Saline water
  • H. Khozeymehnezhad, R. Mazloom, Shahraki, M.H. Najafi, Mood, A. Shahidi Pages 217-229
    Background And Objectives
    Generally, a moment that sediment particles start moving in stream is called incipient motion. A lot of research has been recently done to determine the conditions of incipient motion velocity of uniform and non-cohesive sediment in open channels and many Relationships or graphs are presented. But studies on non-cohesive and non uniform sediments are very little. With regard to the channel sediments are mostly non-uniform, Determination of the flow rate for prevent of sediment deposition can be an effective role in increasing of transmission efficiency and which reduced costs.
    Materials And Methods
    In this study, incipient motion of non-cohesive and non-uniform sediment was investigated by Laboratory modeling and dimensional analysis. In this study 9 non-cohesive and non-uniform sediment has been tested with different dimensions and uniformity coefficient in 0.0005, 0.001 and 0.002 slopes.
    Results
    Results showed that increasing channel slopes from 0.0005 to 0.002 for sediments with different size, stability parameter on average decreases 45 percent. Also increasing particle size parameter from 0.12 to 0.35 for different slope, stability parameter on average decreases 15 percent. Results showed that with increasing uniformity coefficient from 4.5 to 7.5 for different size of sediment and channel slope, stability parameter on average increases 6 percent.
    Conclusion
    With increasing the slope and particle size parameters, decrease stability parameter and stability parameter, will increase with increasing uniformity coefficient.
    Keywords: Incipient motion velocity, Non, cohesive, non, uniform sediment, Channel slopediment, channel slope
  • Z. Eshkou, A. Ahmadi, A.A. Dehghani Pages 231-242
    Background And Objectives
    Hydraulic jump is one of the common methods for dissipation of the kinetic energy of the flow in downstream of the hydraulic structures in stilling basins. Length of the stilling basin, depth ratio and the energy loss are some of the important parameters that should be taken into account for designing an economically efficient structure. Historically, Bidone was the pioneer to conduct investigations on the hydraulic jump in 1818.There after characteristics of this phenomenon have been investigated by many researches using cubic, rhombus and trapezoidal baffle blocks with and without curved upstream edges, sinusoidal bed, trapezoidal corrugation, sills and rectangular corrugations. Despite of the comprehensive researches performed during the last two centuries, there are still unknown issues that warrant more research on this subject. The perpose of this research is investigation of the effects of block inclinations on the hydraulic jump characteristics in the stilling basin USBR III.
    Materials And Methods
    Experiments were conducted in a flume with glass walls and smooth bed with a rectangular cross section 1m wide, 85 cm deep and 15m long. The model consisted of a head tank, a slice gate with constant opening of 3 cm and a tail gate to obtain various flow depth and a flowmeter to measure the discharge. Part of beginning of flume immediately after the gate of the head tank, was used as stilling basin and baffle blocks and end sill were installed according to the criterion of a type ΙΙΙ USBR stilling basin. In this study, baffle blocks were installed in two cases of diverge and converge position relative to the central axis of the flume and in each position 8 placement angle of 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 and 80 degrees were considered for blocks. For each flow discharge, the tailgate was adjusted to establish a non-submerged hydraulic jump so that toe of the jump was formed at the beginning of the flume under upstream gate, then the length of jump, initial and secondary flow depth were measured and burst photos were taken from profile of the jump. Froude numbers and discharges ranged from 4.44 to 8.56 and 39 to 81.7 l/s respectively. In total, 180 tests were carried out for classic, USBRΙΙΙ and diverge and converge position jumps.
    Results
    In diverge position, increase in the placement angle of blocks up to 30° on convergent position caused significant decrease in jump length and further increase in placement angle resulted in separation of jump front from walls of flume and inclination to the central axis of flume and in turn increase of jump length. Also in diverge position, for all placement angles of blocks increase in jump lengths were observed.
    Conclusion
    The results showed that, increase in the placement angle of blocks up to 30° on convergent position caused 40 percent decrease in jump length and 10 percent decrease in depth ratio and also increase in relative energy loss to 75 percent. It is believed that the main reason of decreasing the jump length was raising the rate of secondary flows due to inclination of blocks in angle of 30 degrees.
    Keywords: Hydraulic Jump, stilling basin USBR III, Baffle blocks, placement angle
  • M. Bakhshi, Ch.B. Komaki, M. Ownegh Pages 243-251
    Background And Objectives
    Desertification is a phenomenon that has been impacted by the natural, social and financial factors and vice versa. The first step in desertification and desertification combat plan should be based on the identification and studying phenomena which are responsible for the changes in areas and induce desertification. Also, the intensification of desert conditions is considered as a trend which leads to biological reduction of ecosystems and desertification of environmental condition.
    Materials And Methods
    In this research, by using GIS 8 indices are selected and evaluated in Atrak Watershed of Golestan province: soil, vegetation, climate, management, Runoff, Land use and composite Indicators. The model of DIS4ME is applied in this research. Each of factors is estimated one by one and for each of them, data was collected.
    Results
    The result showed that 5.5% of study area was found to be in critica (c1), 25% in critica (c2) and about 69% in critica (c3) class of desertification. Also soil, vegetation cover and climate criteria with a geometric average of 1.67, 1.62 and 1.58 show high class desertification.
    Conclusion
    According to the results of desertification in the region is intense. Measures of soil and vegetation have the greatest impact on desertification. The impact of climate measures with regard to changes in recent decades, such as reduced rainfall and persistent drought is remarkable.
    Keywords: Desertification, Desertification map, Geographical Information System, DIS4ME model desertification, Desertification index
  • A.R. Shahriari, M. Mohammadi Pages 253-260
    Background And Objectives
    Dust is an atmosphere catastrophe that its occurrence cause many damages in every aspect. Because of placing in dry and semi-dry region of the world, Iran is permanently subject to local dust and various synoptic system. In this study, some available dusty day's data were analyzed to identify the trend of dusty day by synoptic stations in the Sistan and Baluchistan Province. It was identified that all selected weather stations have the complete, long-enough recorded data.
    Materials And Methods
    It was determined that inside of the study area, the occurrence of days with dust are not homogeneous and such phenomena increases from the south to the north. To review the trend of occurrence of dusty day's non-parametric statistical methods of Mann-Kendall was accordingly introduced to the data.
    Results
    Primary results showed that this method could be adapted for signifying of the existing trend types. Result showed that all stations have positive trend in monthly and yearly periods. But in warm months (May, June, July and August) positive trend are larger than other months.
    Conclusion
    Results of analyzing rate and orientation for different seasons showed that province level is not only significant in eastern part (Khash and Saravan Stations), but also in the other parts of the province.
    Keywords: Dusty days, Mann, Kendall method, Sistan, Baluchistan province
  • A. Rasoulzadeh, E. Azartaj, P. Farzi Pages 261-268
    Background And Objectives
    Improving techniques of regional flood frequency estimation at ungauged sites is one of the foremost goals of contemporary hydrology. The evaluation of the frequency of flood events in ungauged catchments are usually approached by deriving suitable statistical relationships (models) between flood statistics and basins characteristics. In this study, regional flood frequency was carried out between flood as a dependent factor and physical characteristics as independent factors using inverse method in the catchments of Ardabil province.
    Materials And Methods
    Study area is located in the central region of Ardabil province which consists 9 gauging stations. Seven gauging stations for calibration and 2 gauging stations for validation were used. To yield a single model, return period was taken into account as the independent factor. Four types of models including Area, Area-slope, Area-slope-channels length models and Fuller model were studied.
    Results
    Fuller model did not show suitable estimation of flood. Area model with RMSE equal to 25.30 and 23.51 (m3/s) showed lowest accuracy and Area-slope-channels length model with RMSE equal to 9.51 and 6.32 (m3/s) highest accuracy for estimation of flood in the validation gauging stations.
    Conclusion
    Area-slope-channels length model estimated flood with good accuracy for return period less than 50 year. It can be concluded that this model can be used for the frequency of flood events in the study area. Accuracy of all models decreased with increasing return period.
    Keywords: Regional flood analysis, Inverse method, Regression, Ardabil catchments