فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و سوم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1395)

نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال بیست و سوم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/03/20
  • تعداد عناوین: 21
|
  • طاهره منصوری*، احمد گلچین، جیران فریدونی، مصیب وفایی صفحات 1-22
    سابقه و هدف
    آلودگی خاک ها به فلزات سنگین، یک مشکل عمده زیست محیطی محسوب می شود و بر سلامت انسان، جانداران، تولیدات کشاورزی و زیست بوم اثرات منفی دارد. گیاه پالایی فناوری مبتنی بر استفاده از گیاهان، برای پالایش آلودگی از محیط زیست است که روشی موثر، ارزان قیمت و سازگار با محیط زیست می باشد. گیاه پالایی شیمیایی روشی است که در آن از کلات کننده ها و اسیدهای مختلف جهت افزایش جذب فلزات توسط گیاه استفاده می شود. هدف این مطالعه بررسی امکان گیاه پالایی خاک آلوده به روی با استفاده ازگیاه تربچه (Raphanus sativus) رقم پاسارگاد درحضور سطوح مختلف اسیدسولفوریک و EDTA می باشد.
    مواد و روش ها
    بدین منظور یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 7 سطح عنصر روی (0، 200، 400، 600، 800، 1000 و 1200 میلی گرم در کیلوگرم خاک)، 3 سطح اسید سولفوریک (0، 750 و 1500 میلی گرم در کیلوگرم خاک ) و 3 سطح EDTA (0، 10 و 20 میلی گرم در کیلوگرم خاک) در 3 تکرار در گلخانه اجرا شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که کاربرد افزودنی های مختلف سبب افزایش غلظت و جذب روی در بخش هوایی و زیرزمینی تربچه شد ولی وزن خشک این قسمت ها را کاهش داد. مصرف 20 میلی گرم EDTAدر کیلوگرم خاک سبب ایجاد بیشترین غلظت روی در بخش هوایی و زیرزمینی تربچه شد. بطوریکه آن را خاک نسبت به تیمار شاهد بترتیب 304 و 182 میلی گرم در کیلوگرم افزایش داد. مقدار افزایش جذب روی توسط گیاه در اثر مصرف 20 میلی گرم EDTAدر کیلوگرم خاک 7/28 درصد بود. پس از این افزودنی به ترتیب سطوح مصرف10 میلی گرم EDTAدر کیلوگرم خاک، 1500 میلی گرم اسید سولفوریک در کیلوگرم خاک و 750 میلی گرم اسید سولفوریک در کیلوگرم خاک قرار گرفتند. غلظت روی در اندام های هوایی بمراتب بیشتر از اندام ها ی زیرزمینی بود و بیشترین غلظت آن در این اندام ها بترتیب 810 و 425 میلی گرم در کیلوگرم بود. با افزایش سطوح روی خاک، غلظت روی در بخش هوایی و زیرزمینی تربچه افزایش ولی وزن خشک گیاه کاهش یافت. فلز روی بر جذب فسفر، آهن و پتاسیم توسط گیاه تربچه اثر آنتاگونیستی داشت.
    نتیجه گیری
    بطور کلی نتایج نشان داد که ضریب انتقال روی در گیاه تربچه بیشتر از یک می باشد و یک گیاه بیش انباشتگر این فلز بوده و توانایی جذب غلظت های بالای روی را دارا می باشد، لذا می توان از آن برای گیاه پالایی خاک های آلوده به روی استفاده نمود. مقادیر استفاده از اصلاح کننده ها اثر زیادی بر کارکرد آن ها دارد و مصرف زیاده از حد آن ها اثرات منفی بر گیاه پالایی دارد. لذا استفاده از اصلاح کننده ی EDTAدر مقدار 20 میلی گرم در کیلوگرم خاک برای گیاه پالایی شیمیایی روی توصیه می شود.
    کلیدواژگان: گیاه پالایی، تربچه، روی، اسید سولفوریک، EDTA
  • شاهرخ فاتحی*، جهانگرد محمدی، محمدحسن صالحی، عزیز مومنی، نورایر تومانیان، اعظم جعفری صفحات 23-43
    نقشه های رقومی خاک با قدرت تفکیک مکانی ریز، یکی از نیازهای اساسی کاربران و برنامه ریزان بخش کشاورزی،
    سابقه و هدف
    یکی از نیازهای اساسی کاربران و برنامه ریزان بخش کشاورزی، منابع طبیعی و محیط زیست نقشه ی رقومی ویژگی-های خاک با قدرت تفکیک مکانی ریز است. اما در کشور، از یک-سو با کمبود چنین داده هائی مواجه هستیم و از سوی دیگر تهیه این گونه داده بسیار پرهزینه است. در چنین شرایطی، ریزمقیاس سازی نقشه های رقومی خاک به عنوان گزینه ای مناسب برای تهیه ی نقشه هایی با اندازه پیکسل ریز مطرح می گردد. هدف از این پژوهش، بررسی و ارزیابی تهیه نقشه های رقومی با اندازه پیکسل 10 متر از نقشه های رقومی ویژگی های سطحی خاک با اندازه پیکسل 50، 100 و 250 متر با استفاده از روش ریز مقیاس سازی مستقیم در سطح 240000 هکتار از اراضی زیر حوضه آبخیز مرک واقع در استان کرمانشاه بود.
    مواد و روش ها
    ابتدا ساختار مکانی ویژگی های خاک سطحی شامل درصد شن، درصد سیلت، درصد رس، درصد کربن آلی، درصد کربنات کلسیم معادل و درصد سنگریزه بر اساس داده-های میراثی خاک(320 نمونه با توزیع تصادفی نامنظم) در کل ناحیه مورد مطالعه، با ترسیم تغییرنما و برازش مدل مناسب تعیین گردید. سپس نقشه ی کریجینگ بلوکی ویژگی های مورد نظر در اندازه پیکسل 50، 100 و250 متر تهیه شد. اجزاء سرزمین، تصاویر ماهواره ای، نقشه ی زمین شناسی، ژئومورفولوژی و کاربری اراضی به عنوان متغیرهای کمکی در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفتند. به منظور انتخاب متغیرهای کمکی تاثیرگذار بر متغیر هدف، از ضریب همبستگی استفاده شد. متغیرهای کمکی که در سطح 01/0 با ویژگی های مورد مطالعه ی خاک همبستگی معنی دار داشتند؛ برای ورود به فرایند مدل سازی انتخاب شدند. سپس از روش مستقیم برای ریز مقیاس سازی نقشه-های مذکوراستفاده شد. در این روش، ابتدا از طریق مدل های خطی تعمیم یافته و درختان رگرسیون به سادگی رابطه ی بین خصوصیات خاک و متغیرهای کمکی(هر دو با اندازه پیکسل درشت) شناسائی می گردد و سپس از پارامترهای واسنجی مدل و ویژگی های محیطی با اندازه پیکسل ریز برای پیش بینی خصوصیات خاک در اندازه پیکسل ریز استفاده می شود. آموزش مدل ها بر اساس 75درصد داده های ساپورت بلوکی منطبق با داده های اولیه وارزیابی نتایج بر اساس 25 درصد بقیه داده ها به روش اعتبار سنجی کا مرتبه با کای معادل با4 انجام شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد مقدار شن کمترین و مقدار سنگریزه بالاترین همبستگی با متغیرهای کمکی دارند. با در نظرگرفتن همه ی اندازه پیکسل ها، بیشترین همبستگی بین ویژگی های خاک و ارتفاع، مدت تابش،تحدب، شیب، شاخص خیسی توپوگرافی و شاخص همواری دره با درجه تفکیک بالا مشاهده شد. ریزمقیاس سازی سنگریزه با استفاده از روش مدل های خطی تعمیم یافته از اندازه پیکسل 50 متر به 10 متر بهترین کارائی را نشان داد(ریشه میانگین مربعات خطای 57/5%). ریزمقیاس سازی شن، رس، کربنات کلسیم معادل و کربن آلی از اندازه پیکسل250 و سیلت از اندازه پیکسل 50 متر به اندازه پیکسل 10 متر با روش درختان رگرسیون منجر به برآورد کمترین مقدار ریشه میانگین مربعات(به ترتیب 9/3%، 0/3%، 39/4%، 21/0% و 31/2 % ) خطا گردید. همچنین نتایج نشان داد که درختان رگرسیون در ریزمقیاس سازی ویژگی های خاک با اندازه پیکسل مختلف بهتر عمل می کند.
    نتیجه گیری
    به نظر می رسد روش مستقیم توانسته است نقشه-ی رقومی برخی متغیرهای خاک (مانند سیلت، کربنات کلسیم معادل، کربن آلی و درصد سنگریزه) را با صحت و کارائی قابل قبولی ریزمقیاس نماید. بدیهی است همبستگی قوی بین متغیر هدف و متغیرهای کمکی سبب افزایش کارائی مدل ها و صحت نقشه های ریز مقیاس شده می گردد. همچنین مشخص گردید متغیرهای کمکی در اندازه پیکسل های مختلف، وابستگی متفاوتی با متغیر هدف دارند که بر کارائی ریزمقیاس-سازی اثر می گذارد.
    کلیدواژگان: ریزمقیاس سازی، نقشه برداری رقومی خاک، متغیرهای کمکی، ویژگی های خاک
  • شهرام منافی*، مختار خانی صفحات 65-82
    به منظور بررسی اثرات دریاچه اورمیه بر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و کانی شناسی خاک ها در منطقه دیزج دول، 24 خاکرخ در دو ردیف اراضی در خاک های متاثر و غیرمتاثر از دریاچه اورمیه با مواد مادری، اقلیم و توپوگرافی مشابه مورد بررسی قرار گرفتند. طبق نتایج به دست آمده خاکرخ های متاثر از دریاچه دارای افق های ناتریک هستند و یونهای سدیم ناشی از آب دریاچه سبب تشکیل افق ناتریک در این خاکرخ ها گردیده است. تجزیه واریانس خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک ها نشان داد که مقدار کربن آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی، هدایت الکتریکی، سدیم تبادلی،ESP و pH خاک های دو ردیف اراضی مورد مطالعه در سطح احتمال 1% تفاوت معنی داری داشتند ولی تفاوت ضخامت خاک، مقدار رس و کربنات کلسیم معادل خاک ها معنی دار نبود. مطالعات کانی شناسی نشان داد که کانی های رسی خاک های هر دو ردیف اراضی عمدتا اسمکتیت، ایلیت، کائولینیت، کلریت و ورمی کولیت می-باشند. منشا اسمکتیت و ورمی کولیت در این خاک ها عمدتا پدوژنیک بوده و از تغییر شکل ایلیت حاصل شده اند. در خاکرخ های متاثر از دریاچه، نوتشکیلی عامل اصلی تشکیل اسمکتیت می باشد. کانی های ایلیت، کلریت، کائولینیت عمدتا از مواد مادری به ارث رسیده اند. مقایسه نتایج خاک های دو ردیف اراضی نشان داد که پیشروی دریاچه اورمیه سبب حضور مقادیر کمتر کربن آلی، مقادیر بیشتر EC، سدیم تبادلی، ESP، CEC و pH و مقادیرخیلی بیشتر اسمکتیت در خاک های متاثر از دریاچه گردیده است.
    کلیدواژگان: آذربایجان غربی، افق ناتریک، کانی های رسی، نوتشکیلی
  • مریم سادات جعفرزاده، حامد روحانی*، حسین سلمانی، ابولحسن فتح آبادب صفحات 83-100
    سابقه و هدف
    واسنجی مدل های نیمه توزیعی- فیزیکی هیدرولوژیکی به دلیل عدم قطعیت در پارامترهای زیاد مدل و عدم توانایی در اندازه گیری توزیعی خصوصیات فیزیکی در سطح حوضه آبخیز، منجر به افزایش عدم قطعیت در بهینه سازی پارامترها می شود. لذا، به-منظور کاربرد موفقیت آمیز مدل های هیدرولوژیکی در تحقیقات کاربردی منابع آب، واسنجی دقیق و تجزیه و تحلیل عدم قطعیت پیش بینی ضروری است (40 و 43). شن و همکاران (2012) در تحلیل پارامترهای عدم قطعیت در مدل سازی هیدرولوژیکی و رسوب با مدل SWAT در منطقه ای از چین به این نتیجه رسیدند که فقط تعداد محدودی پارامتر بر خروجی مدل اثر قابل توجهی دارند (34). شاپ و همکاران (2014) در شبیه سازی وقایع تک رخداد و طولانی مدت دوره بارش مانسون با استفاده از مدل SWAT بر رواناب نتیجه گرفتند که در نواحی مرتفع و شیب دار آب پایه غالب است، در صورتی که در نواحی با ارتفاع کم تر، رواناب سطحی موثرتر است (35). در این مقاله، با استفاده از روش عدم قطعیت درست نمایی تعمیم یافته ( GLUE) در مدل SWAT ، کمیت ورودی و خروجی جریان ماهانه در حوضه شرقی رودخانه گرگانرود به مساحت 7072 کیلومترمربع برآورد شد.
    مواد و روش ها
    ایستگاه هیدرومتری قزاقلی یکی از ایستگاه های آب منطقه ای گلستان جهت شبیه سازی رواناب ماهانه انتخاب شد. بارش سالیانه از غرب به شرق، از 800 میلی متر به 200 میلی متر، و جنوب به شمال کاهش می یابد. در این تحقیق اجرای مدل در مقیاس زمانی ماهانه و از سال 1983 تا 1993 انجام شد. به طوری که سال آبی 1984 تا 1990 به عنوان دوره واسنجی و سال آبی 1991 تا 1993 برای دوره اعتبار سنجی انتخاب گردید.
    یافته ها
    در مدل های توزیعی و نیمه توزیعی مانند SWAT، جهت به دست آوردن خروجی بهتر، شناسایی پارامترهای حساس، قبل از واسنجی ضروری است. براساس این مطالعه پارامترهایی مانند CN2 (شماره منحنی)، GWQMN (حداقل عمق مورد نیاز سطح ایستایی در سفره های کم عمق)، RCHRG_ DP (درصد تغذیه سفره عمیق از سفره کم عمق)، ALPHA_ BNK (پارامتر α در جریان پایه)، ESCO (فاکتور جبران کننده تبخیر از خاک) وSOL_ K (هدایت هیدرولیکی اشباع لایه های خاک) به عنوان حساس ترین پارامترها تعیین شدند. با توجه به نتایج این مطالعه، پارامتر CN2، موثرترین پارامتر در دبی خروجی از منطقه مورد مطالعه می باشد و شماره منحنی به عنوان منبع اصلی عدم قطعیت در نتایج مشخص شد. نتایج این مطالعه با استفاده از شاخص های آماری ضریب تعیین و ضریب ناش – ساتکلیف در خروجی ایستگاه هیدرومتری قزاقلی برای دوره واسنجی به ترتیب 80/0 و 72/0 و برای دوره اعتبارسنجی به ترتیب 83/0و 73/0 می باشد. از طرف دیگر روش GLUE به خوبی توانسته رواناب را در طول دوره مورد مطالعه واسنجی کند، به طوری که بین 69 تا 74 درصد از داده های مشاهداتی به ترتیب در دوره واسنجی و صحت سنجی در محدوده ی اطمینان 95 درصد قرار گرفتند.
    نتیجه گیری
    نتایج آنالیز عدم قطعیت بیانگر عدم قطعیت زیاد مدل در دوره واسنجی بود اگر چه نتایج شبیه سازی رواناب قابل قبول بود و 69 درصد داده های مشاهداتی در محدوده ی اطمینان 95 درصد قرار گرفتند. نتایج کلی نشان داد مدلSWAT در تحقیق حاضر، عملکرد قابل قبولی برای برآورد رواناب داشته و می توان از آن برای ارزیابی هیدرولوژیکی حوزه گرگانرود استفاده کرد. این مطالعه اطلاعات مفیدی برای مدل سازی هیدرلوژیکی مربوط به سیاست گذاری های توسعه ای در حوزه رودخانه گرگانرود و مناطق مشابه ارایه می کند.
    کلیدواژگان: GLUE، SWAT، تحلیل حساسیت، عدم قطعیت، گرگانرود
  • هادی انصاری، صفر معروفی* صفحات 101-118
    سابقه و هدف
    آب معادل برف، یکی از پارامترهای مهم در چرخه هیدرولوژیکی می باشد. در ایران اندازه گیری عمق برف و آب معادل آن در ایستگاه های برف سنجی به علت خودکار نبودن ایستگاه ها و مشکلات اندازگیری آن بطور محدودی صورت می گیرد. با توجه به تحقیقات انجام شده در زمینه آب معادل برف، سرعت باد، درجه حرارت، بارش و ارتفاع منطقه از عوامل تاثیرگذار بر میزان آب معادل برف می باشند. از آنجایی که مقادیر پارامترهای سرعت باد، درجه حرارت و بارش می توانند در طولانی مدت بر آب معادل برف تاثیرگذار باشند، بنابراین هدف این مطالعه استفاده از پارامترهای هواشناسی و جغرافیایی برای تخمین آب معادل برف در ایستگاه های برف سنجی حوضه مورد مطالعه می باشد.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه با استفاده از داده های ایستگاه های هواشناسی و کاربرد روش های مختلف درون یابی، پس از انتخاب بهترین روش که به وسیله معیارهای ارزیابی صورت گرفت، مقادیر بارش، دما و سرعت باد به صورت میانگین های 10، 20، 30، 40 و 50 روزه در محل ایستگاه های برف سنجی در حوضه ساروق چای تخمین زده شد. بعد از تخمین پارامترهای ذکر شده، همبستگی تک تک هر یک از این پارامترها با آب معادل برف ایستگاه ها بررسی شد. پارامترهایی که بیشترین همبستگی را داشتند، انتخاب شدند. سپس در نرم افزار SPSS بین این پارامترها و ارتفاع ایستگاه ها، با آب معادل برف آنها یک رگرسیون چند متغیره به دست آمد.
    یافته ها
    بر اساس نتایج به دست آمده، میانگین های بارش، دمای 40 روزه و سرعت باد 30 روزه، به ترتیب بیشترین همبستگی را با آب معادل برف ایستگاه ها نشان دادند. بهترین رابطه رگرسیونی برای تخمین آب معادل برف با استفاده از این پارامترها به دست آمد. ارزیابی داده های واقعی و محاسباتی با توجه به معیار ناش ساتکلیف (0/83) و ضریب همبستگی (0/91) صورت گرفت. نتایج نشان داد که رابطه رگرسیونی به دست آمده از دقت خوبی برای تخمین آب معادل برف در ایستگاه های برف سنجی مورد مطالعه برخوردار است.
    نتیجه گیری
    در این پژوهش، با توجه به کمبود ایستگاه های هواشناسی در مناطق کوهستانی شمال غربی کشور از روش های درون یابی برای تخمین مقادیر پارامترهایی سرعت باد بارش و دما، در محل ایستگاه های برف سنجی استفاده شد. نتایج نشان داد که از بین روش های درون یابی، توابع پایه شعاعی با مدل چند ربعی معکوس برای میانگین سرعت باد 10 الی 50 روزه، مدل نواری کاملا منظم برای تخمین میانگین دمای 10 الی 50 روزه و روش کریجینگ با مدل گوسین برای برآورد میانگین بارش 10 الی 50 روزه در ایستگاه های برف-سنجی از دقت خوبی برخوردار هستند. با استفاده پارامترهایی که بیشترین همبستگی را با آب معادل برف داشتند، یک برای تخمین آب معادل برف به دست آمد. ارزیابی رابطه رگرسیونی نشان داد می توان از آن برای تخمین آب معادل برف در ایستگاه های مربوطه استفاده کرد.
    کلیدواژگان: آب معادل برف، ایستگاه برف سنجی، حوضه ساروق چای، زمین آمار
  • حسین پارساصدر*، حسین محمدزاده، حمیدرضا ناصری صفحات 119-135
    سابقه و هدف
    استفاده از مدل های کامپیوتری به عنوان روشی ارزان و سریع و در عین حال با دقت مناسب در مطالعه و شبیه سازی جریان در محیط متخلخل مورد توجه بسیاری از پژوهشگران و کارشناسان قرار گرفته است. هدف از این تحقیق، شبیه سازی آبخوان دشت روداب سبزوار و بررسی اثرات احداث و آبگیری سد رودآب بر آبخوان دشت روداب سبزوار، واقع در پایین دست سد می باشد.
    مواد و روش ها
    حوضه آبریز دشت روداب سبزوار، با مساحت 1828 کیلومتر مربع، در شمال شرق ایران در غرب استان خراسان رضوی، واقع شده است. به منظور مدیریت آبهای سطحی و تامین بخشی از افزایش تقاضای آب در محدوده حوضه آبریز دشت روداب سبزوار، در مسیر رودخانه روداب سدی در حال ساخت است. به منظور بررسی سیستم جریان آب زیرزمینی آبخوان دشت روداب سبزوار و تاثیر احداث سد روداب بر آن مدل آبهای زیرزمینی آبخوان دشت روداب سبزوار، با استفاده از کد مادفلو در محیط نرم افزار GMS در صورت وجود و نبود سد روداب شبیه سازی شده است. مدل آبخوان در شرایط پایدار برای سال آبی 89-1388 واسنجی و در شرایط ناپایدار برای یک دوره 12 ماهه در سال آبی 90-1389 صحت سنجی گردیده است.
    یافته ها
    میزان هدایت هیدرولیکی از واسنجی مدل آبخوان در حالت پایدار بین 4 تا 7/14 متر بر روز و تغییرات آبدهی ویژه نیز در واسنجی ناپایدار، بهینه و مقادیر آن بین 06/0 تا 22/0 برآورد گردیده است. مدل آبخوان مورد مطالعه بیشترین حساسیت را نسبت به تغییرات هدایت هیدرولیکی و دبی بهره برداری از چاه ها دارد و به این علت که بخش اصلی تخلیه آبخوان از طریق چاه های بهره برداری صورت می پذیرد و تخلیه طبیعی سهم کمتری در میزان تخلیه آبخوان دارد. به دلیل برداشت بیش از اندازه از آبخوان دشت روداب سبزوار، سطح ایستابی در این دشت افت نموده است و شدت این افت در مناطق مختلف با توجه به میزان تغذیه و تخلیه آبخوان متفاوت است به عبارتی روند کلی هیدروگراف دشت نزولی و بیلان آن منفی می باشد.
    نتیجه گیری
    نتایج مدل نشان می دهد منحنی های تراز سطح ایستابی ارائه شده توسط مدل آبخوان، قبل و بعد از احداث سد روداب با توجه به اختلاف اندک بیلان آب زیرزمینی آبخوان در قبل و بعد از احداث سد و به علت تاثیر پذیری کم در اثر تغذیه سطحی تقریبا مشابه یکدیگر می باشد و تغییرات زیادی نشان نمی دهد هر چند که در صورت احداث سد روداب سبزوار، سطح ایستابی آبخوان دشت روداب بیشتر افت خواهد یافت. پیش بینی شده است که به دلیل کاهش تغذیه دشت از رودخانه روداب، افت متوسط سطح ایستابی آبخوان دشت روداب در سال های 93، 94 و 95، به ترتیب برابر 17/0، 2/0 و 23/0 متر افزایش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: آبخوان دشت روداب سبزوار، شبیه سازی جریان آب زیرزمینی، GMS
  • سلمان میرزایی، شجاع قربانی دشتکی *، جهانگرد محمدی، حسین اسدی، فرخ اسدزاده صفحات 137-153
    سابقه و هدف
    دقت برآورد مکانی ویژگی های خاک نظیر رس، ماده آلی و کربنات کلسیم معادل اهمیت زیادی در تغذیه گیاه و برنامه ریزی های زیست محیطی دارد. مهم ترین مرحله قبل از تحلیل های آماری و به کارگیری تخمین گرهای زمین آماری، وارسی داده ها می باشد. افزون بر بررسی اعداد پرت و نوع توزیع داده ها، یکی دیگر از عملیات مهم در مطالعات زمین آماری، آنالیز روند سطحی است. با به کارگیری تحلیل روند سطحی می توان نقش عواملی چون تغییر جنس سنگ ها، آب و هوا، توپوگرافی و به طورکلی ناهنجارهای منطقه ای را روی داده ها ارزیابی کرد (19). هدف از این پژوهش، آنالیز سطوح روند و اثرات آن در مدل سازی تغییرنما و پهنه بندی رس، ماده آلی و کربنات کلسیم معادل خاک بود.
    مواد و روش ها
    بدین منظور، تعداد 100 نمونه خاک سطحی (عمق صفر تا 15 سانتی متری) به صورت تصادفی براساس مساحت طبقات متفاوت شیب، منطقه ای به مساحت 41353 هکتار از اراضی زراعی دشت سئلین واقع در منطقه کلیبر، استان آذربایجان شرقی برداشت گردید. ویژگی های خاک شامل بافت خاک به روش هیدرومتری، کربنات کلسیم معادل خاک به روش تیتراسیون برگشتی و درصد کربن آلی خاک به روش اکسایش تر اندازه گیری شدند. برای تحلیل روند سطحی از رگرسیون چندگانه که در آن متغیرهای مستقل، مختصات جغرافیایی نقاط و متغیر وابسته یک نوع ویژگی از خاک می باشد و برای پهنه بندی رس، ماده آلی و کربنات کلسیم معادل خاک و باقی مانده ها حاصل از حذف روند سطحی از کریجینگ معمولی استفاده شد. به منظور ارزیابی اثر سطوح روند در مدل-سازی تغییرنما و تخمین گر کریجینگ از روش اعتبار سنجی متقاطع با شاخص های خطای میانگین (ME)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تبیین (R2) استفاده شد.
    یافته ها
    آنالیز روند سطحی نشان داد که بهترین مدل رگرسیونی برای تبیین روند در رس و کربنات کلسیم معادل، درجه یک و برای ماده آلی، کوادراتیک بود. با حذف روند، اثرقطعه ای تغییرنما تقریبا برابر اثرقطعه ای در حضور روند گردید اما، حدآستانه تغییرنما کاهش یافت. به هرحال، تفاوت قابل ملاحظه ای بین دقت تخمین گر کریجینگ در شرایط حضور و حذف روند مشاهده نگردید. این امر می تواند ناشی از ناهنجارهای محیطی و فعالیت های انسانی باشد، به طوری که مدل های رگرسیونی تبیین کننده روند فقط 35، 18 و 21 درصد از تغییرات به ترتیب رس، ماده آلی و کربنات کلسیم معادل را توجیه کردند. بااین حال، با حذف روند R2 در ویژگی های رس، ماده آلی و کربنات کلسیم معادل به ترتیب 1/9، 7/2 و 6/6 درصد افزایش یافت.
    نتیجه گیری
    به طور کلی، بررسی روند سطحی در مطالعات خاک شناسی که سروکار بیشتر با داده های مکانی است، توصیه می گردد. به دلیل اینکه حضور روند بستگی به شرایط و موقعیت منطقه مطالعاتی و همچنین، منبع ایجاد روند دارد.
    کلیدواژگان: روند سطحی، اثر قطعه ای، کریجینگ
  • مراد میرزایی، مجید محمودآبادی*، هرمزد نقوی صفحات 155-170
    سابقه و هدف
    کشور ایران به دلیل کمبود ریزش های جوی در زمره کشورهای خشک و نیمه خشک جهان محسوب می شود. در این راستا، به کارگیری مدیریت های مناسب بقایای گیاهی یکی از روش ها مهمی است که اثرات مثبتی بر میزان ماده آلی و در نتیجه بر نگهداری آب در خاک دارد. از همین روست که در بسیاری از خاک های مناطق خشک و نیمه خشک، ماده آلی بهترین ماده اصلاحی برای افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک و بهبود ویژگی های فیزیکی خاک می باشد (23 و 40). بقایای گیاهی از طریق افزایش ذخیره کربن آلی خاک، کاهش تولید رواناب و کاهش تبخیر از سطح خاک، میزان رطوبت خاک را افزایش می دهد (9 و 25). استفاده از خاکپوش گیاهی یکی از روش های متداول برای بهبود ویژگی های خاک است. این در حالی است که در برخی مناطق، کشاورزان اقدام به خارج نمودن بقایا از مزرعه و یا سوزاندن آنها می کنند. تحقیق حاضر با هدف بررسی تاثیر نوع و مدیریت های مختلف خاکپوش گیاهی بر وضعیت رطوبتی و تهویه ای خاک در شرایط مزرعه ای انجام شد.
    مواد و روش ها
    آزمایش در شرایط مزرعه ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک های کاملا تصادفی در سال زراعی 91-90 اجرا گردید. فاکتور اول نوع خاکپوش شامل کاه و کلش جو و یونجه و فاکتور دوم مدیریت خاکپوش شامل 1) مخلوط یک درصد وزنی خاکپوش با خاک، 2) مخلوط نیم درصد وزنی خاکپوش با خاک، 3) استفاده از خاکپوش در سطح به نسبت یک درصد وزنی، 4) سوزاندن خاکپوش به نسبت یک درصد وزنی و 5) شاهد (بدون خاکپوش) بود. هر تیمار در سه تکرار انجام شد. پس از اعمال تیمارهای یادشده و بعد از گذشت نه ماه، رطوبت نمونه های خاک در مکش های مختلف شامل صفر، 30، 50، 100، 500، 1000 و 1500 کیلو پاسکال اندازه گیری شد. همچنین میزان رطوبت قابل دسترس و تخلخل تهویه ای محاسبه گردید.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که بطور کلی در بین تیمارهای مورد مطالعه، مخلوط یک درصد و نیم درصد خاکپوش و همچنین استفاده از خاکپوش در سطح خاک باعث افزایش و در مقابل، سوزاندن باعث کاهش میزان رطوبت خاک نسبت به شاهد شد. بیشترین میزان افزایش رطوبت در نقطه پژمردگی دائم (70 درصد) و همچنین رطوبت قابل استفاده (5/12 درصد) نسبت به شاهد، در تیمار مخلوط یک درصد کاه و کلش جو مشاهده شد. در مقابل، تیمار سوزاندن کاه و کلش جو باعث بیشترین میزان کاهش (5/34 درصد) رطوبت در نقطه پژمردگی نسبت به شاهد شد. تیمار کاربرد سطحی خاکپوش نیز بیشترین میزان تخلخل تهویه ای (48 درصد نسبت به شاهد) را به دنبال داشت.
    نتیجه گیری
    یافته های این پژوهش، کارایی مطلوب روش های مخلوط کردن و کاربرد سطحی خاکپوش در بهبود رفتار رطوبتی و تهویه ای خاک را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کاه و کلش جو، یونجه، سوزاندن، رطوبت خاک، تخلخل تهویه ای
  • حسین خادمی*، فریبا جعفری صفحات 171-186
    پدیده گرد و غبار در مناطق شهری خسارات فراوانی به ساکنین آن ها وارد می نماید. هدف از این مطالعه، بررسی توزیع زمانی و مکانی پذیرفتاری مغناطیسی گرد و غبار اتمسفری کرمان می باشد. در 35 نقطه شهر و طی 7 ماه، از نقاط مختلف شهر نمونه برداری گرد و غبار صورت گرفت. سپس غلظت کل فلزات سنگین مس، سرب، روی، نیکل و منگنز و پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها اندازه گیری شدند. توزیع زمانی پذیرفتاری مغناطیسی نشان داد که بیشترین آن در آبان (m3.kg-1 8-10 × 02/389) و کمترین آن مربوط به تیر (m3.kg-1 8-10 × 66/268) و مرداد (m3.kg-1 8-10 × 21/261) است که با روند تغییرات زمانی غلظت فلزات سنگین مس، سرب و روی همخوانی دارد. همچنین بررسی پراکنش مکانی نشان داد که بیشترین میزان پذیرفتاری مغناطیسی مربوط به غرب کرمان است که از تغییرات مکانی غلظت فلزات سنگین مس، سرب و روی پیروی می کند. با توجه به نقش اقدامات انسانی در افزایش غلظت آلاینده ها در کرمان لازم است اقدامات مدیریتی مناسب در راستای کاهش آلودگی صنایع مختلف این شهر صورت پذیرد.
    کلیدواژگان: پذیرفتاری مغناطیسی، شهر کرمان، فلزات سنگین، گرد و غبار اتمسفری
  • مهدی رحمتی* صفحات 187-201
    در سال های اخیر تحقیقات زیادی برای دورسنجی بافت خاک با استفاده از تصاویر راداری صورت گرفته است. در حالی که هیچ گزارشی از کاربرد تصاویر ماهواره های غیرفعال مجانی مثل ETM+ و MODIS در این راستا وجود ندارد. همچنین وجود پوشش گیاهی در سطح خاک موجب محدود کردن کاربرد تصاویر ماهواره ای در دورسنجی بافت خاک می گردد. لذا در این تحقیق تلاش شد تا ضمن ارزیابی قابلیت کاربرد تصاویر ETM+ برای دورسنجی اجزای بافت خاک، اثرات وجود یا عدم وجود پوشش گیاهی در دورسنجی بافت خاک نیز مورد ارزیابی قرار گیرد. برای این منظور، اجزای بافت خاک در 225 نقطه مختلف در داخل منطقه مورد مطالعه در دامنه شمالی کوه سهند اندازه گیری و تصاویر ETM+ مورد نیاز نیز جمع آوری گردید. روش های مختلفی از جمله روش تجربی، آماری و جعبه سیاه (شبکه عصبی مصنوعی) با استفاده از نرم افزارهای Excel، SPSS و Matlab برای ایجاد توابع مختلف جهت دورسنجی اجزای بافت خاک به کار گرفته شد. نتایج ارزیابی نشان داد که در صورت وجود پوشش گیاهی در سطح خاک، دقت پیش بینی ها کاهش یافته و به صفر میل می کند. این در حالی است که در اراضی لخت و بدون پوشش گیاهی، پیش بینی ها از دقت کافی برخوردار بودند. نتایج نشان داد که اگر چه روش های تجربی و آماری از دقت بالایی (با R2های کمتر از 3/0) در دورسنجی اجزای بافت خاک در اراضی بدون پوشش گیاهی برخوردار نبودند ولی مدل جعبه سیاه ایجاد شده در الگوریتم شبکه های عصبی مصنوعی از دقت کافی برای دورسنجی اجزای بافت خاک (با R2های بالای 5/0) برخوردار بود.
    کلیدواژگان: بافت خاک، دورسنجی، ماهواره های غیرفعال، شبکه عصبی مصنوعی
  • خلیل قربانی*، الهه سهرابیان، میثم سالاری جزی صفحات 203-217
    سابقه و هدف
    پیش بینی کمی جریان در رودخانه ها یکی از مهم ترین ارکان در مدیریت منابع آب های سطحی به ویژه اتخاذ تدابیر مناسب در مواقع سیلاب و بروز خشکسالی ها، است.برای پیش بینی میزان جریان رودخانه ها رویکردهای متنوعی در هیدرولوژی معرفی شده است که مدل های مفهومی و نیز مدل های داده محور از مهمترین آن ها می باشند.در این مطالعه برای بررسی دقت مدل های پیش بینی جریان رودخانه از داده های بلند مدت ثبت شده در حوضه آبریز اراز کوسه با مساحت 1678 کیلومتر مربع واقع شده در شمال ایران (استان گلستان) استفاده شده است. مدل IHACRES به عنوان مدل مفهومی هیدرولوژیکی و مدل های M5 ، KNN به عنوان مدل های داده کاوی برای مدل سازی جریان ماهانه رودخانه انتخاب شدند و نتایج برای بررسی صحت مدل های مورد مطالعه با یکدیگر مقایسه شدند. در مطالعات معدودی هر یک از مدل های بیان شده در پیش بینی دبی جریان روزانه مورد بررسی قرار گرفته است اما هدف این مطالعه بررسی همزمان این مدل ها در یک حوضه برای پیش بینی جریان ماهانه رودخانه می باشد.
    مواد و
    روش
    داده های روزانه 29 ساله (2013-1985) بارش و دبی ایستگاه های هیدرومتری و هواشناسی ارازکوسه برای استخراج سری های ماهانه مورد نیاز برای مدل سازی استفاده شد. کمیت و کیفیت داده های مورد نیاز برای مدل سازی با استفاده از آزمون های مختلف آماری بررسی و تایید شد. داده های ثبت شده به دو جز سری تقسیم بندی شد که جز سری اول برای واسنجی مدل ها به کار گرفته شد و از جز سری دوم برای ارزیابی صحت سنجی مدل ها استفاده گردید. با در نظر گرفتن نتایج هر یک از مدل ها در دوره های صحت سنجی و واسنجی بر اساس معیارهای نکویی برازش کارایی مدل ها بررسی و تحلیل شد.
    یافته ها
    نتایج مدل هیدرولوژیکی مفهومی IHACRES در هر دو مرحله صحت سنجی و واسنجی (ضریب همبستگی برابر با 81/0 و 79/0 به ترتیب برای دوره واسنجی و صحت سنجی) نشان می دهد که این مدل دارای توانایی مناسب برای شبیه سازی جریان ماهانه رودخانه می باشد. همچنین بررسی نتایج دو مدل داده کاوی KNN، M5 (ضریب همبستگی برابر با 94/0 و 89/0 به ترتیب برای دوره واسنجی و صحت سنجی برای مدل KNN و ضریب همبستگی برابر با 92/0 و 88/0 به ترتیب برای دوره واسنجی و صحت سنجی برای مدل M5) نشان می دهد که استفاده از این مدل ها منجر به افزایش قابل ملاحظه ای در دقت نتایج پیش بینی جریان ماهانه رودخانه نسبت به استفاده از مدل هیدرولوژیکی مفهومی IHACRES شده است.
    نتیجه گیری
    کاربرد مدل های داده کاوی یعنی M5 ، KNN منجر به بهبود نتایج نسبت به کاربرد مدل هیدرولوژیکی مفهومی IHACRES شده است. این موضوع مشخص است که دقت نتایج مدل های داده کاوی بسیار به یکدیگر نزدیک است اما به دلیل آنکه مدل M5 معادلات صریح برای پیش بینی ارایه می کند به عنوان مدل منتخب در این تحقیق انتخاب می شود. همچنین بررسی سری زمانی نتایج نشان می دهد که دقت مدل های داده کاوی در تخمین جریان های کم بهتر از تخمین جریان های زیاد می باشد.
    کلیدواژگان: جریان ماهانه، حوضه ارازکوسه، IHACRES، KNN، M5
  • سید فخرالدین افضلی*، محمد امیر کوپایی نیا صفحات 219-231
    سابقه و هدف
    استفاده از مالچ یکی از رایج ترین روش های تثبیت خاک جهت جلوگیری از فرسایش بادی و کنترل ریزگردها عنوان شده است. بکاربردن برخی مالچ ها اقتصادی نیست، لذا استفاده از پسماندهای صنعتی ارزان قیمت و ایمن، در ترکیب مالچها از نظر اقتصادی و همچنین زیست محیطی(بازیافت پسماند) مطرح شده است. بنابراین از اهداف این تحقیق استفاده از دو نوع پسماند صنعتی جهت تهیه مالچ بوده است. با توجه به اینکه روش پروکتور جهت آزمون و مقایسه مقاومت مالچها در نظر گرفته شد، لذا هدف دیگر این پژوهش ساده سازی روش پروکتور جهت برآورد مقاومت مالچهای تثبیت کننده خاک تحت تاثیر فرسایش بادی بود.
    مواد و روش ها
    با استفاده از نتایج تحقیقات قبلی و پیش تیمارها تعدادی مالچ مورد آزمون قرار گرفتند. این مالچها غیر زنده بوده و از ترکیب درصدهای مختلف از پودر سنگ، لجن کنورتور، خاک رسی و خاک شنی ساخته شدند. دستگاه اینسترون، جهت سنجش مقاومت فشاری مالچ استفاده شد. با توجه به استفاده از روش پروکتور جهت کار با دستگاه اینسترون، ساده سازی این روش نیز انجام شد. این دو روش به نامهای «پروکتور» و «پروکتور ساده» نامیده شدند و نتایج این دو روش بعنوان معیار استفاده از روش ساده مقایسه شدند. تیمارها شامل 5 نوع مالچ و سه تکرار بوده که مقاومت فشاری آنها با دو روش «پروکتور»و «پروکتور ساده» اندازه گیری و در قالب طرح فاکتوریل تصادفی مورد مقایسه قرار گرفتند.
    یافته ها
    کاهش درصد رس از 80 به 50 درصد و افزایش درصد شن از 20 به 50 درصد در تیمارهای حاوی رس و ماسه در هر دو روش، موجب کاهش مقاومت فشاری مالچها شد. افزایش درصد پودر سنگ از 5 تا 25 درصد و بطور همزمان کاهش درصد رس از 85 تا 65 درصد به همراه درصد ثابت لجن کنورتور، موجب کاهش مقاومت فشاری با روش پروکتور ساده شده است. اختلاف نتایج بین دو روش پروکتور و ساده معنی دار نبود، ولی روش پروکتور ساده نظم مشخصی را در نتایج نشان داد.
    نتیجه گیری
    کاهش مقاومت فشاری با کاهش درصد رس و افزایش درصد پودر سنگ در مقایسه تیمارهای حاوی رس و پودر سنگ طی روش پروکتور ساده مشاهده شد اما نتایج روش پروکتور فاقد نظم منطقی بود. مقایسه تیمارهای حاوی رس و ماسه نشان داد که در هر دو روش، با کاهش رس و افزایش ماسه از مقاومت فشاری کاسته شده است. نتایج حاصل از آزمون مقاومت فشاری با استفاده از دستگاه اینسترون در دو روش پروکتور ساده و روش پروکتور مقایسه و مشخص گردید که این دو روش از لحاظ آماری اختلاف معنی داری نداشته، هر چند تغییرات منظم نتایج روش پروکتور ساده مشاهده شد. با توجه به ساده بودن و کاهش زمان در روش پروکتور ساده، این روش جهت مقایسه مالچ های مورد استفاده در فرسایش بادی توصیه می شود.
    کلیدواژگان: فرسایش بادی، پودر سنگ، لجن کنورتور، مقاومت فشاری، پروکتور
  • سارا عبدی، عیسی معروف پور* صفحات 233-245
    سابقه و هدف
    دبی قطره چکان ها تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند فشار، ضریب تغییرات ساخت، گرفتگی و دمای آب آبیاری تغییر می کند. لوله های قطره چکان دار با توجه به مشخصات فنی و هیدرولیکی که دارند، استفاده از آنها در سامانه های آبیاری قطره ای رو به گسترش بوده لذا بررسی رابطه دبی – فشار و دبی – دما در این لوله ها به منظور بهبود راندمان سامانه های آبیاری قطره ای لازم و ضروری می باشد. معروف پور و پروینی (2012) با بررسی رابطه دبی - فشار، دبی- دما دریافتند که در تمامی قطره چکان ها و دماهای آزمایش شده توان معادله دبی- فشار کمتر از 2/0 بود و همگی از نوع قطره چکان های تنظیم کننده فشار بودند. اثر دما روی دبی 3 قطره چکان در سطح اطمینان 95 درصد معنی دار و در سایر قطره چکان ها غیر معنی دار بود (10).
    مواد و روش ها
    به منظور بررسی اثر دما و فشار برمیزان دبی لوله های قطره چکان دار رایج در کشور، 8 مدل لوله قطره چکان دار، 6 مدل از نوع غیر تنظیم کننده فشار و 2 مدل از نوع تنظیم کننده فشار بر مدل فیزیکی آبیاری قطره ای موجود در آزمایشگاه آب دانشگاه کردستان، مورد آزمون قرار گرفت. برای انجام هر آزمایش، طبق استاندارد در هر مدل از بین برش های لوله های قطره چکان دار، 25 برش به طور تصادفی انتخاب شد. هر برش شامل 5 واحد قطره چکان دار بود. طول برش ها متناسب با فاصله واحدهای قطره چکان دار، از همدیگر متفاوت و در محدوده 2 تا 5 متر بود.آزمایش ها در 4 دمای مختلف آب شامل 13، 23، 33 و 43 درجه سانتی گراد با فشارهای متفاوت در محدوده صفر تا 2/1 برابر فشار حداکثر، بر قطره چکان ها بررسی شد. از ترموستات و المنت جهت تامین آب با درجه حرارت های 23،33 و 43 درجه سانتی گراد استفاده شد. جهت تامین آب با درجه حرارت 13 درجه سانتی گراد از قالب های یخ استفاده گردید. به طور کلی در هر دما، دبی لوله های قطره چکان دارخود تنظیم در 10 فشار و لوله های قطره چکان دار غیر خود تنظیم در 7 فشار اندازه گیری شد. تجزیه داده هادر قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی با استفاده از نرم افزار SAS انجام شد.
    یافته ها
    براساس نتایج به دست آمده از آزمایشات دبی– فشار، در تمامی دماها، در دو لوله قطره چکان دار C1 و C4 توان معادله دبی – فشار کمتر از 2/0 بود، لذا به عنوان تنظیم کننده فشار قابل قبول بوده و دارای درجه انعطاف پذیری خوب بودند. همچنین در مابقی لوله های قطره چکان دار توان معادله بین 2/0 و 1 متغیر بوده و به عنوان غیر تنظیم کننده فشار و از لحاظ انعطاف پذیری، در درجه انعطاف پذیری زیاد قرار داشتند. همچنین بر اساس نتایج به دست آمده از آزمایشات دبی - دما، در تمامی لوله های قطره چکان دار غیر خود تنظیم، اثر دما در سطح اطمینان 95 درصد بر دبی معنی دار و با افزایش دما، دبی افزایش یافته بود. در لوله های قطره چکان دار خود تنظیم با افزایش دما از 13 درجه سانتی گراد به 23 درجه سانتی گراد، میزان دبی افزایش یافته و این میزان افزایش دبی در سطح اطمینان 95 درصد معنی دار بوده است، اما از دمای 23 درجه سانتی گراد تا دمای 43 درجه سانتی گراد اختلاف معنی داری بین دبی ها وجود نداشت.
    نتیجه گیری
    به طور کلی می توان نتیجه گرفت که رابطه دبی – فشار لوله های قطره چکان دار خارجی و داخلی رایج در بازار ایران قابل قبول و در سطح مطلوب می باشد. همچنین پیشنهاد می شود، در طراحی سامانه های آبیاری قطره ای که از لوله های قطره چکان دار استفاده می شود، از میزان تاثیر دما بر دبی واحدهای قطره چکان دار مطمئن شد و ضرائب اصلاحی لازم در میزان دبی اسمی قطره چکان ها اعمال شود.
    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای، تنظیم کننده فشار، درجه حرارت، گسیلنده، نوار آبیاری قطره ای
  • بختیار کریمی* صفحات 247-260
    سابقه و هدف
    یکی از مهمترین فاکتورهای تاثیرگذار بر روی عملکرد سیستم های زهکشی، گرفتگی به وسیله ذرات خاک می باشد. در اکثر موارد در طراحی سیستم های زهکشی توجه چندانی به مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی نمی شود و معمولا اکثر پارامترهای مهم در طراحی سیستم های زهکشی برای تمامی شرایط یکسان در نظر گرفته می شود. همچنین مطالعات انجام شده در هلند نشان می دهد که حدود 80 درصد از شکست در پروژه های زهکشی در نتیجه عدم طراحی مناسب پوشش های زهکشی می باشد. با توجه به اینکه مطالعات صحرایی به منظور ارزیابی پوشش های زهکشی هم زمان بر و هم از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست لذا ارزیابی آزمایشگاهی این پوشش ها منطقی به نظر می رسد. اهداف اصلی این پژوهش ارائه یک سری روابط تجربی برای تخمین پارامترهای هیدرولیکی و گرفتگی با استفاده از بار هیدرولیکی و دبی خروجی از زهکش(که اندازه گیری آنها آسان است) و حذف تاثیر پیزومترهای نصب شده در بدنه نفوذسنج می باشد.
    مواد و روش ها
    بدین منظور دستگاه نفوذسنج که مطابق با استاندارد 5101ASTM- طراحی و ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. پوشش 450PP و پوشش معدنی(مطابق با استاندارد دفتر عمران اراضی امریکا ) استفاده شد. خاک مورد استفاده در این تحقیق از یک پروژه زهکشی در شمال خرمشهر و در عمق 65/1 متری تهیه شد. این تحقیق در شرایط آزمایشگاهی و با استفاده از نفوذسنج و با اعمال چهار بار هیدرولیکی(25، 50، 75، 100 سانتیمتر) انجام شد و با اندازه گیری بار هیدرولیکی، دبی خروجی و قرائت پیزومترهای که در بدنه نفوذسنج نصب شده بود، پارامترهای ویژه(هدایت هیدرولیکی خاک-پوشش، خاک، پوشش و نسبت گرادیان) محاسبه شد.
    یافته ها
    بعد از انجام آزمایشات، شبیه سازی مقادیر هدایت هیدرولیکی برای سیستم های خاک- پوشش، خاک و پوشش و همچنین نسبت گرادیان به انجام رسید. ارتباط بین پارامترهای مختلف با استفاده از نرم افزار Sigma Plot بسط داده شد که در آن مقادیر هدایت هیدرولیکی برای سیستم های مختلف به صورت تابعی از بار هیدرولیکی و دبی خروجی از زهکش ها ارائه گردید.خطای معادلات ارائه شده و همچنین اختلاف بین مقادیر شبیه سازی شده و اندازه گیری شده با استفاده از شاخص های آماری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که مدل های مورد بررسی تخمین دقیقی از پارامترهای مورد بررسی دارند.
    نتیجه گیری
    ضریب همبستگی این روابط برای پوشش 450PP و برای هدایت هیدرولیکی خاک-پوشش، هدایت هیدرولیکی خاک و هدایت هیدرولیکی پوشش و نسبت گرایان به ترتیب مقادیر 96/0، 96/0، 62/0و 96/0 ، برای پوشش معدنی نیز به ترتیب 98/0، 98/0، 63/0 برآورد گردید. گرفتگی پوشش در حین انجام آزمایش باعث کم شدن ضریب همبستگی تخمین هدایت هیدرولیکی شد. استفاده از معادلات ارائه شده می تواند عملکرد هیدرولیکی و گرفتگی در پوشش های زهکشی را در شرایط مختلف طراحی شبیه سازی کند.
    کلیدواژگان: گرفتگی پوشش ها، ژئوتکستایل، پیش بینی گرفتگی، نسبت گرادیان، بهینه سازی
  • راضیه نوری کوشکی، مجید حجازی مهریزی* صفحات 261-272
    سابقه و هدف
    برخی از فلزات سنگین نظیر مس و منگنز سمی بوده و به دلیل پایداری زیاد در محیط، جزو آلاینده های خطرناک محسوب می شوند. فلزات سنگین از طریق فعالیت های طبیعی و انسانی به خاک و محیط زیست افزوده می شوند. فلزات سنگین در طبیعت غیر قابل تجزیه بوده و سمیت زیادی برای گیاهان، حیوانات و انسان ایجاد می کنند. روش های مختلفی نظیر فیلتراسیون، رسوب شیمیایی، تبادل یونی و جذب سطحی توسط کربن فعال و جاذب های ارزان قیمت برای حذف فلزات سنگین از محلول های آبی وجود دارد. خرده های لاستیک به عنوان یک جاذب ارزان قیمت در حذف فلزات سنگین مورد توجه قرار گرفته است. اطلاعات چندانی در ارتباط با جذب رقابتی فلزات سنگین توسط خرده های لاستیک در سیستم های حاوی چند فلز وجود ندارد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف ارزیابی رفتار جذبی مس و منگنز روی اندازه های مختلف خرده لاستیک در یک سیستم رقابتی انجام شد.
    مواد و روش ها
    خرده های لاستیک با سه اندازه 125/0-088/0، 250/0-177/0 و 500/0-353/0 میلی متر از کارخانه لاستیک یزد تایر تهیه شد. یک آزمایش پیمانه ای با اضافه کردن 200 میلی گرم از هر سه اندازه خرده لاستیک به 10 میلی لیتر محلول حاوی مس+ منگنز در غلظت های 10 تا 50 میلی گرم بر لیتر انجام شد. بعد از 24 ساعت، سوسپانسیون از کاغذ صافی عبور داده شد و غلظت باقی مانده مس و منگنز در عصاره به کمک روش جذب اتمی اندازه گیری شد.
    یافته ها
    با افزایش غلظت مس و منگنز، میزان جذب این فلزات توسط خرده های لاستیک افزایش یافت. بیشترین میزان جذب مس (9/1088 میلی گرم بر کیلوگرم) توسط خرده لاستیک با اندازه 125/0-088/0 صورت گرفت و با افزایش اندازه خرده لاستیک به 500/0-353/0 میلی متر مقدار جذب آن در حدود 35 درصد کاهش یافت. در بالاترین غلظت، جذب مس توسط خرده های لاستیک از طریق رقابت با منگنز کاهش یافت. در تمامی غلظت های به کار رفته، منگنز کمترین سایت های جذب را اشغال کرد. اگرچه جذب منگنز تحت تاثیر اندازه خرده لاستیک قرار نگرفت، ولی جذب آن توسط خرده لاستیک از طریق رقابت با مس محدود شد. داده های جذب برازش بهتری را در معادله لانگمویر (94/0R2=) در مقایسه با فروندلیچ (87/0R2=) نشان دادند که نشان از جذب تک لایه ای مس و منگنز توسط خرده لاستیک دارد. مقادیر حداکثر ظرفیت جذب محاسبه شده از معادله لانگمویر (qm) نشان داد که جذب مس بیشتر از منگنز می-باشد. با کاهش اندازه خرده های لاستیک، مقدار qm افزایش یافت. در این مطالعه عامل جدایش (RL) برای پیش بینی مطلوبیت جذب در سیستم جذب محاسبه گردید. در تمامی شرایط مقدار RL بین صفر تا یک متغیر بود که نشان از جذب مطلوب مس و منگنز توسط سه اندازه خرده لاستیک دارد
    نتیجه گیری
    نتایج این مطالعه نشان داد که خرده های لاستیک (به ویژه در کوچکترین اندازه) توانایی مناسبی جهت جذب مس و منگنز در یک سیستم رقابتی را دارا می باشند. اگرچه داده های جذب سطحی مس و منگنز توسط خرده های لاستیک به خوبی توسط دو معادله لانگمویر و فروندلیچ توصیف شدند، اما معادله لانگمویر برازش بهتری را در مقایسه با معادله فروندلیچ نشان داد.
    کلیدواژگان: آلودگی، عناصر سنگین، محیط زیست، همدماهای جذب
  • زهرا علی پور اسدآبادی*، منصوره ملکیان، محسن سلیمانی صفحات 273-284
    سابقه و هدف
    تغییر در الگوی کاربری اراضی از طریق روند صنعتی شدن، توسعه زیرساخت ها و توسعه کشاورزی باعث آلودگی محیط زیست از جمله خاک شده است امروزه آلودگی خاک با فلزات سنگین یک مشکل جدی و در حال گسترش است. فلزات سنگین با ورود به زنجیره غذایی سلامت اکوسیستم ها و انسان را تهدید می کنند. این مطالعه به منظور بررسی و پایش آلودگی خاک پنج پالایشگاه کشورمی باشد. طی این پژوهش وضعیت آلودگی خاک های مناطق مورد مطالعه از نظر آلاینده های مختلف شامل فلزات سنگین و کل هیدروکربن های نفتی (TPHs) بررسی می گردد.
    مواد و
    روش
    در این مطالعه خاک های آلوده به مواد نفتی از پنج پالایشگاه آبادان، اصفهان، تبریز، تهران و شیراز از نظر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی مورد بررسی قرار گرفتند. غلظت کل هیدروکربن های نفتی (TPHs) ، تنفس میکربی و فلزات سنگین شامل کادمیوم، کروم، سرب و نیکل در نمونه های خاک اندازه گیری واز نظر آماری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
    یافته ها
    میانگین مقدار TPHs در خاک های آبادان، اصفهان، تبریز، تهران و شیراز به ترتیب 46، 138، 115، 12 و 154 درصد وزنی بود که با کربن آلی نمونه ها همبستگی مثبت داشت (05/0p
    نتیجه گیری
    پالایشگاه تهران نسبت به پالایشگاه های دیگر از نظر آلودگی به فلزات سنگین و هیدروکربن های نفتی در وضعیت بهتری قرار دارد که این امر ممکن است به دلیل اجرای برنامه زیست محیطی در این پالایشگاه باشد. با توجه به آلودگی خاک پالایشگاه های کشور، پایش و پاکسازی خاک باید در برنامه های زیست محیطی مراکز صنعتی مذکور مورد توجه قرار گیرد. همچنین پیشنهاد می شودامکان استفاده از برنامه های پالایش خاک از جمله زیست پالایی در این مناطق مورد بررسی قرار گیرد.
    کلیدواژگان: فلزات سنگین، آلودگی خاک، پالایشگاه نفت، تنفس میکربی
  • محبوبه حاجی بیگلو*، محمد رشیدی، حسن شجاعی صفحات 285-292
    سیلاب به عنوان مهیب ترین بلای طبیعی در جهان محسوب میگردد. شناخت هرچه بیشتر آن از نقطه نظرهای مختلف هیدرومتئولوژی و سیستم حوضه های آبریز و تحلیل مدلهای بارش، رواناب و تعیین پهنه های سیل گیر با توجه به شرایط هیدرولوژیکی و هیدرولیکی حوضه، نه تنها از نظر مالی و حقوقی بلکه برای پیش بینی و کمک به سیستم های هشداردهنده سیل راه گشا میباشد. هدف این پژوهش ارائه راهکاری مناسب به منظور برقراری سیستم هشدار سیل با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS و مدل هیدرولیکی HEC-RAS در حوضه بالادست سد گرمی چای می باشد. در مطالعات هیدرولوژی پس از بازسازی داده ها، آنالیز فرکانس سیلاب های حداکثر یک روزه در محل ایستگاه ها صورت گرفته است که توزیع منتخب برای همه ایستگاه ها، توزیع نرمال 3 پارامتری انتخاب شد. با اعمال نسبت سیلاب حداکثر لحظه ای به سیلاب حداکثر یک روزه، مقادیر سیلاب حداکثر لحظه ای با دوره بازگشت های مختلف رودخانه گرمی چای در محل سد گرمی چای محاسبه گردید. طغیان های رودخانه گرمی چای در شرایط موجود بخصوص در دوره بازگشت های نسبتا بالا باعث غرقابی شدن قسمت زیادی از کنار رودخانه با توجه به شیب کم اراضی منتهی به رودخانه می شود. محاسبات حاصل از اجرای مدل نشان داد که نحوه مشارکت زیرحوضه ها در سیل خروجی لزوما متناسب با دبی اوج زیرحوضه ها نبوده و زیرحوضه های با دبی اوج بیشتر ضرورتا تاثیر بیشتری در سیل خروجی حوضه ندارند.
    کلیدواژگان: ضریب سیل خیزی، پهنه سیلاب، مدل بارش، رواناب، پیش هشدار، سد گرمی چای
  • محمد کاکش پور *، محمدرضا پیرستانی، محمود ذاکری نیری صفحات 293-300
    امروزه اهمیت مدیریت مخازن سدها استفاده از دریچه ها بر روی سرریزها را ضروری میکند. این موضوع سبب تغییر هیدرولیک جریان بر روی سرریز می شود و هدف از این تحقیق بررسی برخی از این تغییرات هیدرولیکی است. در این تحقیق به کمک نرم افزار Flow-3D به مدلسازی جریان از روی سرریز شوت با آستانه اوجی شکل و پرتاب کننده جامی و با استفاده از روش حجم سیال VOFو مدل تلاطمی RNG پرداخته شده است. بررسی تاثیر 4 بازشدگی 15، 30، 45، 100 درصد که به وسیله دریچه شعاعی اعمال گردید، نشان می دهد که افزایش بازشدگی ها سبب ایجاد روند افزایشی سرعت و عمق و پتانسیل کاویتاسیون بر روی سرریز می شود. همچنین در برخی از بازشدگی ها با دبی پایین، به علت ایجاد دبی کمتر از دبی جارو شدن، امکان جمع شدگی جریان بر روی سرریز وجود داشته و اثرات هیدرولیکی ناشی از آن باید در نظر گرفته شود. همچنین مدلسازی جت پرتابی از پرتاب کننده جامی شکل، نشانگر خطای پایین طول و حداکثر ارتفاع جت بوده و به این ترتیب استفاده از Flow-3D در پیش بینی حفاظت پایین دست پرتاب کننده جامی توصیه می گردد. همچنین دو رابطه در مورد ارتباط میزان طول جت پرتابی، حداکثر ارتفاع جت، دبی و میزان بازشدگی ارائه گردید.
    کلیدواژگان: دریچه شعاعی، مدل آشفتگی) k، ? (RNG، عدد کاویتاسیون، جت پرتابی
  • محسن ذبیحی، سیدحمیدرضا صادقی*، مهدی وفاخواه صفحات 301-306
    ارزیابی توزیع های فراوانی برای تحلیل عامل فرسایندگی باران کم تر مورد توجه قرار گرفته است. لذا پژوهش حاضر با هدف تعیین و ارزیابی توزیع های فراوانی مختلف برازش یافته بر مقادیر عامل فرسایندگی باران در مقیاس های مختلف زمانی در ایران برنامه ریزی شد. بدین منظور پس از تحلیل کلیه رگبارهای موجود در دوره آماری 20 سال در 70 ایستگاه مطالعاتی، عامل فرسایندگی باران Wischmeier و Smith محاسبه شد. سپس با استفاده از نرم افزار EasyFit توزیع های فراوانی مختلف بر داده ها در هریک از مقیاس های زمانی برازش داده شد. به منظور تعیین نکویی برازش از آزمون مربع کای در مقیاس های زمانی مختلف در هر ایستگاه استفاده شد. بر اساس نتایج، توزیع گمبل حداکثر در اکثر ماه ها و فصول به عنوان بهترین توزیع فراوانی برازش یافته انتخاب شده و توزیع های لوگ نرمال سه پارامتری، گاما و لوگ نرمال دو پارامتری نیز رتبه نخست در بین توزیع های فراوانی برازشی بر مقادیر عامل فرسایندگی باران سالانه را به خود اختصاص دادند. هم چنین، ایستگاه هایی با رژیم بارش یکنواخت تر و متاثر از نظام های بارشی مشابه از تغییرپذیری کم تری در نوع توزیع های برازشی در مقیاس های زمانی مختلف برخوردار بودند.
    کلیدواژگان: تحلیل فراوانی، توزیع آماری، توزیع مکانی فرسایندگی، فرسایندگی طرح، مقیاس زمانی
  • محترم جنت علیپور*، فرشاد کیانی، کامبیز علیپور صفحات 307-311
    سابقه و هدف
    میزان فرسایش در استان گلستان به علت موقعیت جغرافیایی، اقلیمی و تخریب منابع دارای نرخ بالایی می باشد. یکی از اولویت ها در جلوگیری از پدیده مخرب فرسایش، تعیین یک روش مناسب جهت اندازه گیری میزان فرسایش پذیری خاک هاست. یکی از مهمترین روش های محاسبه فرسایش خاک، معادله ویشمایر و اسمیت (1978) است که به فرمول جهانی فرسایش خاک معروف می باشد. در این معادله مدیریت پوشش گیاهی(C) یکی از عوامل شش گانه موثر در فرسایش است که اندازه گیری آن به سادگی امکان پذیر نمی باشد. یکی از روش های پرکاربرد جهت برآورد این شاخص، استفاده از تصاویر ماهواره ای می باشد. محققان روش های زیادی را برای ارزیابی فاکتور مدیریت پوشش گیاهی با استفاده از NDVI برای ارزیابی هدر رفت خاک به روش USLE ارائه دادند (لین و همکاران ، ؛ 1999؛ دی جونگ ، 2002). این روش ها از مدل رگرسیونی برای ایجاد آنالیز همبستگی بین مقدار فاکتور C اندازه گیری شده در مزرعه استفاده می کند. لذا در این تحقیق تلاش شد شاخص های مربوطه از تصاویر ماهواره ای در زمان های مختلف رشد محصول زراعی عمده استان استخراج و ارتباط آن با میزان فرسایش واقعی بدست آمده در مزرعه بدست آید.
    مواد و روش ها
    برآورد عامل C، در 6 زمان متوالی به کمک شبیه ساز باران در دو شدت بارش 32 و 105 میلی متر بر ساعت، در زمان تداوم 20 دقیقه اندازه گیری شد. عامل مدیریت پوشش گیاهی به روش CSERL نیز محاسبه و شاخص های گیاهی NDVI و SAVI با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 8 مربوط به 6 زمان موردنظر به کمک نرم افزارERDAS IMAGIN 2011 بدست آمد. سپس ارتباط رگرسیونی بین فاکتور CSERL و شاخص های گیاهی NDVI و SAVI با استفاده از نرم افزار Excel بدست آمد و ضریب تبیین تعدیل شده، ضریب تبیین رگرسیون و همبستگی بدست آمده توسط نرم افزار SAS بعنوان شاخص ارزیابی مورد استفاده قرار گرفت.
    یافته ها
    با توجه به نتایج، شاخص NDVI (76/0= R2) در مقایسه با شاخص SAVI (54/0= R2) به منظور پیش بینی فاکتور CSERL توسط تصاویر ماهواره لندست 8 مناسب تر به نظر می رسد. شاخص های پوشش گیاهی به دست آمده توسط تصاویر ماهواره ای با عامل C به دست آمده از شدت بارش بالاتر ارتباط بیشتری داشت. همچنین با بررسی روند تغییرات فاکتور CSERL طی 6 زمان متوالی در تیمار با شدت بارش 105 میلی متر در ساعت در زمان تداوم 20 دقیقه مشاهده شد که این فاکتور در ماه دی و خرداد به ترتیب برابر با 16/0 و 03/0 شد.
    نتیجه گیری
    در این تحقیق مشاهده شد که رابطه معنی داری بین عامل C و شاخص NDVI (76/0= R2) در سطح احتمال 99 درصد وجود دارد. بر اساس نتایج شاخص NDVI بهترین برآورد را با فاکتور CSERL در شدت بارش 105 میلی متر بر ساعت داشت و بنابراین به عنوان روشی با دقت مناسب پیشنهاد می گردد.
    کلیدواژگان: عامل مدیریت پوشش گیاهی، رسوب، سنجش از دور، NDVI، SAVI
|
  • Tahereh Mansouri *, Mosayeb Vafaei Pages 1-22
    Background And Objectives
    Soil pollution by heavy metals is environmental problem which can affect human and animal health, environmental and agricultural productions. Phyto-extraction is the technology of using plants for cleaning polluted soils which is an effective, Cheap and environmental friendly method. Phytoremediation is a method in which clating agents and mineral acids are used to enhance uptake of heavy metal by plants. The aim of this study were: (a) to determine the potential of radish for extracting Zn from polluted soils and (b) to assess the effects of different additive (EDTA and H2SO4) in enhancing plant uptake of heavy metal and (c) to assess the effects of different levels of soil Zn on radish growth and Zn concentrations of above and below ground parts of this plant.
    Materials And Methods
    A Factorial experiment were conducted in Soil Science Department, using a completely randomized design and three replications. The experimental factors were type and rate of soil additive (10 and 20 mg/kg of EDTA and 0, 750 and 1500 mg/kg H2SO4) and Zn levels of polluted soils (0, 200, 400, 600, 800, 1000 and 1200 mg/kg).
    Results
    The results showed that The Application of soil additives increasd the concentration and absoption of Zn in above and below ground part of radish and decreasd the dry weight of those. Application of 20 mg EDTA per kg of soil cause the highest concentration of Zn in the above and below ground part of radish, so that increased it respectively 304 and 182 mg.kg-1 compared to control. Rate of 20 mg EDTA/kg soil increasd absorption of Zn by plant 28.7 percent. After treatment with 20 mg EDTA /kg soil, treatment with 10 mg EDTA /kg soil, 1500 mg H2SO4 /kg soil and 750 mg H2SO4 /kg soil were better treatments respectively. Zinc concentrations of aerial parts were higher than those of below ground parts and the highest concentration of zinc in these parts were 810 and 425 mg/kg respectively. The dry weight of above and below ground part of radish decreasd but its concentration for Zn increasd as the Zn levels of polluted soils increasd. An antagonistic effect between p, K, Fe and Zn uptake was also observed.
    Conclusion
    In general the result showed that the radish plant was a Zn hyperaccumulator plant with translocation factor of greater than 1 and it can be used for phytoremediation of Zn polluted soil. The application rate of soil amendments had significant effects on their performance and unappropriate application rate of them had negative effects on phytoremediation. Based on the results obtained in this experiment application of 20 mg EDTA/kg soil is recommend for Zn phytoremediation.
    Keywords: Phytoremediation, radish, Zn, H2SO4, EDTA
  • Shahrokh Fatehi *, Jahangard Mohammadi, Mohammad Hassan Salehi, Aziz Momeni, Norair Toomanian, Azam Jafari Pages 23-43
    Background And Objective
    Digital soil maps with fine resolution are one of the basic needs of users and decision-makers in agriculture, natural resource and environment. However, in our country, there is scarcity of this kind of data and producing fine resolution soil data is very costly. Therefore, downscaling digital soil maps arises as a suitable option in order to produce fine resolution soil data. Objectives of this study were to examine and evaluate downscaling digital maps of some soil surface properties from block supports 50,100 and 250 m to block support 10 m using direct approach across Merek sub catchment in Kermanshah province with an area of 24000 ha.
    Material and
    Methods
    The first spatial structure information of soil surface properties including %sand, % silt, %clay, %organic carbon, % equivalent calcium carbonate and %gravel determined using legacy data(320 randomized point samples) and variography. Then, block kriging maps were produced with block support 50,100 and 250m. Terrain attributes, Landsat images, geology map, geomorphology and land use maps were used in this study as auxiliary variable. Correlation coefficient between auxiliary variables and target variables is calculated and auxiliary variables were significant at the 0.01 level selected as model inputs. Afterward, downscaling direct approach is used. In this approach, relationship between the soil properties and auxiliary variables with coarse resolution identified using generalized linear models (GLMs) and regression tree. Next, calibrated parameters and fine resolution covariates are applied to prediction soil properties in fine resolution. Models are trained on 75% of the block support data accordance with original data and evaluated on the remaining 25%, using k-fold validation (k=4) procedure.
    Results
    The results showed that amount of sand and gravel had minimum and maximum correlations with covariates, respectively. Considering all the pixel sizes, the highest correlation obtained among soil properties and elevation, direct duration, convexity, slope, topographic wetness index and mrvbf. Downscaling gravel map from block support 50m to 10m by GLMs showed best performance (RMSE=5.57%). Downscaling sand, clay, equivalent calcium carbonate and organic carbon from 250m block support and silt from of 50 m to 10 m block support using regression tree lead to estimate the lowest root mean square error (3.9%, 3%, 4.39%, 0.21% and 2.31% respectively). Besides, regression trees showed the best performance in downscaling of soil properties with different pixel size.
    Conclusion
    it seems that direct approach would be able to downscale digital maps of soil variables (such as silt, calcium carbonate equivalent, sand and organic carbon content) with acceptable accuracy and efficiency. Obviously, GLMs and regression tree can lead to strong results if the correlation between soil properties and auxiliary variables is high. It can be concluded that various auxiliary variables at diverse pixel sizes have different relationships with the target variable which affect the performance of the downscaling.
    Keywords: Downscaling, Soil digital mapping, Auxiliary variables, soil properties
  • H. Sarikhani Khorami *, H. Montaseri Pages 45-63
    Background And Objectives
    Natural rivers are one of the main sources of water and energy. Design and management of natural rivers needs a complete understanding of mechanics of flow pattern and sediment transport. The complex three-dimensional flow characteristics in river bends necessitates the use of a three-dimensional numerical model. The purpose of this study is predict the flow pattern and location of erosion and depositional in Sine-Generated channels, Also, the effect of Froude number and the ratio of width to depth on flow and bed shear stress considered.
    Materials And Methods
    The numerical model used in the present study is called SSIIM, an acronym for sediment simulation in intakes with multi block option. In this study is predict the flow pattern and location of erosion and depositional in Sine-Generated channel having 50 0 with rigid bed. The k and SST k models were used to predict the turbulence in this simulation. For verification of the results of the numerical model the experimental data (da Silva and Tape) was used.
    Results
    By changing the Froude number from 0.15 to 0.41, flow pattern and velocity distribution did not change but increased erosion. Also by decrease width to depth ratio form 12.5 to 4 the number of rotary cells in Section increased from 2 to 3 number and it was found in wider rivers, power of secondary flow decrease but the downside and the upside of it is the same deep rives.
    Conclusion
    The result of simulation shows that SST kmodel has better accordance with experimental data than kmodel. Distribution of bed shear stress depends on Froude number although secondary flow is independent. Furthermore, distribution of bed shear stress and secondary flow is dependent on the width to depth ratio, so that the for b/h
    Keywords: Flow pattern, Numerical simulation, Meandering, Turbulence models, Secondary flow, SSIIM
  • Shahram Manafi *, Mokhtar Khani Pages 65-82
    In order to study the effects of Urmia Lake on physicochemical and mineralogical properties of soils in Dizadj Dol region, 24 soil profiles in two soil sequences with the similar parent material, topography and climate were investigated. One of these sequences is affected by Urmia Lake and the other one is not affected. According to the results, all of the profiles which have been affected by the Lake have nitric horizons. Natric horizons in these soils have been formed due to high amounts of sodium ions resulted from UrmiaLake. Varivace analysis of physico-chemical properties of these soils showed that the values of soil organic carbon, CEC, EC, exchangeable Na, ESP and pH of the two sequences were significantly different (P≤ 0.01), but soil depth, clay content and calcium carbonate equivalent were not significantly different. Analysis of clay mineralogy showed that the clay mineral composition in these sequences were mostly smectite, illite, kaolinite, chlorite and vermiculite. Smectites and vermiculites in these soils are mainly of pedogenic origin and have been formed via transformation of illite. In the soils which have been affected by Urmia Lake, the main origin of smectites was neoformation process from soil solution. Illites, chlorites and kaolinite are inherited from parent material. Comparision of results of soils in these two sequences showed that the upraise of Urmia Lake has lead low amount of organic carbon and to high amounts of EC, exchangable sodium, ESP, CEC, pH and higher amounts of smectite in the soils affected by Urmia Lake.
    Keywords: West Azerbaijan, Natric horizon, Clay minerals, Neoformation
  • Maryam Jafari, Hamed Rohani*, Hosein Salmani, Abolhasan Fathabadi Pages 83-100
    Background And Objectives
    The calibration of hydrologic models is a worldwide challenge due to the uncertainty involved in the large number of parameters and the inability to reliably measure the distributed physical characteristics of a catchment results in significant uncertainty in the parameterization of physically based, semi-distributed models. The difficulty even increases in a region with high seasonal variation of precipitation. Therefore, a successful application of a hydrologic model in applied water research strongly depends on calibration and uncertainty analysis of model output (). Shen and et al. () quantify the parameter uncertainty of the stream flow and sediment simulation by SWAT model in the part of China. The research indicated that only a few parameters affected the final simulation output significantly. Shape and et al. () assessed the capability of the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model to capture event-based and long-term monsoonal rainfall–runoff processes in complex mountainous terrain and found that high elevation steep sloping regions were generally base flow dominated while lower elevation locations were predominately influenced by surface runoff. In this paper, the Generalized Likelihood Uncertainty Estimation (GLUE) method was combined with the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) to quantify the monthly stream flow in the eastern Gorganrood river basin.
    Materials And Methods
    The Golestan Regional Water Company (GRWC) monitoring site at Gazaghly was chosen as the outlet for the entire watershed since it is the lowest monitoring station on the river not subject to dam influence. Annual precipitation decreases in the west to east direction, low (200 mm) to high (880 mm) and from south to north direction. Model has been calibrated and validated using monthly runoff flow data of ten years 1984 and 1993. Data pertaining to year 1984-1990 has been used for calibration and 1991-1993 for validation.
    Results
    In semi-distributed models such as SWAT, it is necessary to identify the most sensitive parameters to obtain a better understanding of the overall hydrologic processes before calibration. Based on this study, only a few parameters affected the final simulation output significantly. The parameters such as CN2 (curve number), GWQMN (threshold in the shallow aquifer), RCHRG_ DP (deep aquifer percolation fraction), ALPHA_ BNK (base flow alpha factor for bank storage), ESCO (soil evaporation compensation factor) and SOL_ K were found to be the most sensitive parameters. According to results, the parameter CN2, was the most effective parameter on the output discharge of the studied area and CN2, was identified as a main source of uncertainty in results. Statistical model performance measures, coefficient of determination (R2) of 0.80, the Nash-Sutcliffe simulation efficiency (ENS) of 0.72, for calibration and 0.83, and 0.80, respectively for validation, indicated good performance for runoff estimating on monthly time step in the outlets of the Gazaghly gauging station. 69–74% of the observed runoff data fall inside the 95% simulation confidence intervals in the calibration and validation periods. The evaluation statistics for the daily runoff simulation showed that the model results were acceptable, but the model underestimated the runoff for high-flow events.
    Conclusion
    SWAT was applied to simulate monthly runoff in part of the Gorganrood river basin. Results of uncertainty analysis indicated that SWAT model had large uncertainties for calibration period, although the simulation of monthly runoff for the Gazaghly station was satisfactory during the calibration period and in the model calibration stage 69 of runoff observations were within the corresponding 95% confidence interval. This study would provide useful information for hydrology modeling related to policy development in the Gorganrood river basin and other similar areas.
    Keywords: GLUE, Sensitivity analysis, Uncertainty, SWAT, Gorganrood
  • Hadi Ansari, Safar Marufi * Pages 101-118
    Background And Objectives
    Snow water equivalent (SWE) is a key parameter in hydrological cycle. In Iran, measurement of snow depth and its water equivalent is usually is limited due to lack of automated snow measuring instruments. According to research conducted in the field of snow water equivalent, wind speed, temperature, precipitation and elevation are the factors affecting the amount of snow water equivalent. Because values for wind speed, temperature and precipitation can affect the long-term snow water equivalent, Therefore the aim of this study using of meteorological and geographical parameters to estimate snow water equivalent of snow stations in the study area.
    Materials And Methods
    In the current study, based on meteorological data and interpolation method snow water equivalent was estimated. To this regard, first, average amounts of precipitation, air temperature and wind speed were computed during periods of 10, 20, 30, 40 and 50 days. Then, binary correlations between snow water equivalent and the parameters were estimated. Parameters that had the highest correlation were selected. Then in SPSS software between these parameters and the elevation of the stations, the snow water equivalent to a multiple regression obtained. The regression equation were validated with snow water equivalent data measurement in snow stations.
    Results
    Based on these results, the average precipitation, temperature 40-day, and wind speed of 30-day, showed the highest correlation with snow water equivalent, respectively. The best snow water equivalent equation obtained using the relevant parameters. Estimated data was also compared with the observed data, based on the Nash- Sutcliffe criteria (NS= 0.83) and regression coefficient (r= 0.91). The results showed an acceptable accuracy of the equation on snow water equivalent estimation.
    Conclusion
    In this study, due to the lack of meteorological measuring in snow stations, the interpolation methods for estimating the amount of precipitation, wind speed and temperature parameters the location station was used. The results indicated that of the interpolation methods, radial basis functions with model a Inverse Multiquadric for average wind speed of 10 to 50 days, Completely Regularized Spline model to estimate the average temperature of 10 to 50 days and kriging method with Gaussian model for estimating the average precipitation 10 to 50 days, of the high accuracy in the snow stations. Using the parameters that were most correlated with snow water equivalent, a regression equation to estimate snow water equivalent obtained. Evaluation showed regression equation can be used to estimate snow water equivalent in the respective stations.
    Keywords: Snow water equivalent, snow measuring instruments, Sarug, chai basin, geostatistics
  • Hossein Parsasadr *, Hossein Mohammadzadeh, Hamid Reaz Nassery Pages 119-135
    Background And Objectives
    Using computer models as a cheap, fast and at the same time accurate method in studying and simulating the flow in a porous media has attracted the attention of many researchers and experts. The aim of this research is to investigate the effects of constructing Roudab dam on Sabzevar Roudab aquifer, which is located dam downstream.
    Materials And Methods
    Sabzevar Roudab catchment basin, with an area about 1828 km2, is located in northeast of Iran in west of Khorasan Razavi province. To manage the surface waters and to supply part of water demand in Roudab plain area, a dam is under constructing on Roudab's river. In order to study the water flow system of Roudab plain aquifer groundwater in Sabzevar and the effect of constructing Roudab dam on it, groundwater model of Sabzevar Roudab aquifer has been simulated using MODFLOW code in GMS software with conditions of existing and not existing of Roudab dam. The aquifer model in steady state condition has been calibrated for the year of 2010 and in unsteady state condition has been verified for 12 month period in year 2011.
    Results
    The hydraulic conductivity from the calibration of aquifer model in steady state condition is between 4 to 14.7 meter per day and specific yield changes in unsteady state condition calibration is optimal and has been estimated to be between 0.06 to 0.22. The aquifer model studied here has the most sensitivity to the hydraulic conductivity and to the discharge of the extraction wells. The reason is that the major portion of the aquifer depletion is done by the extraction wells and natural discharge has a smaller share in the aquifer depletion. Due to the excessive exploitation of Sabzevar Rudab aquifer, water table has dropped in this plain. The severity of the decline in several areas depends on the amount of recharge and discharge of an aquifer. In other words, the general trend of the plain hydrograph is descending and its water balance is negative.
    Conclusion
    The model results show that the water table curves presented by the aquifer model, before and after constructing the Roudab dam do not show any significant changes, because the groundwater water balance before and after constructing the dam is not significantly different and also because it is almost unaffected by the surface recharge. It is worth mentioning that constructing Sabzevar Rudab dam would lead to further decline of the water table elevation of the aquifer. Has been predicted average decline of the water table in Roudab aquifer in years of 2014, 2015 and 2016 will increase about 0.17, 0.2 and 0.23 meters, respectively.
    Keywords: Sabzevar Roudab aquifer, Groundwater Simulation, GMS
  • Salman Mirzaei, Shoja Ghorbanidashtaki *, Jahangard Mohamadi, Hosein Asadi, Farokh Asadzade Pages 137-153
    Background And Objectives
    Accuracy of spatial estimation of soil properties such as clay, organic matter and calcium carbonate equivalent is very important in plant nutrition and environmental planning. The most important step before statistical analysis and using geostatistical estimators is data check. In addition to investigation of outlier data and data distribution, another important action in geostatistical studies is trend surface analysis. Analyzing trend surface can evaluate the role of factors such as stone kin, climate, topography and generally regional anomalies. The objective of this study was trend-surface analysis and its effects on variogram modeling and mapping of clay, organic matter and calcium carbonate equivalent.
    Materials And Methods
    For this purpose, 100 surface soil samples in 0-15 cm depth were selected randomly based on different classes area slope from 41353 ha area in Selin plain farmland located in Kaleibar region, East-Azerbaijan. Soil properties such as clay, calcium carbonate equivalent and organic matter were measured by hydrometer, return titration and wet oxidation method, respectively. For analyzing trend surface used multiple regression models which its independent variables was geographical coordinate and dependent variable was a soil properties. For zoning clay, organic matter and calcium carbonate equivalent and residuals of removing trend used ordinary kriging. The effect of removing trend surface in variogram modeling and kriging estimating were evaluated by cross-validation method with indexes mean error (ME), root mean square error (RMSE) and determination coefficient (R2).
    Results
    Trend surface analysis showed that the best regression models for trend determination of clay, calcium carbonate equivalent and organic matter were first order, first order and quadratic, respectively. Removing the detected trend led to decrease in sill but the nugget effect did not changed. However, no significant difference was observed between accuracy of kriging estimator in presence and remove of trend. This can be attributed to the fact that both abnormal manner of environment and activations of human. So that, the regression models of the trends were 35, 18 and 21% of clay, organic matter and calcium carbonate equivalent variations, respectively. However, removing the detected trend led to increase 9.1, 2.7 and 6.6% of R2 for clay, organic matter and calcium carbonate equivalent, respectively.
    Conclusion
    generally, investigation of trend surface recommended in soil studies that is more deals to spatial data. Because the trend depends on the location and conditions of the study area as well, the source of the creating trend trend trend trend trend.
    Keywords: Surface trend, Nugget effect, kriging
  • Morad Mirzaei, Majid Mahmodabadi *, Hormozd Naghavi Pages 155-170
    Background And Objectives
    Iran as an arid and semiarid country has been faced with low precipitation and water shortage. In this regard, the application of suitable management practices using plant residues is one of the most important strategies resulting in the improvement of organic matter content as well as water retention of soils. Therefore, in many soils of arid and semiarid regions, organic matter is as the best amendment to increase water content and improve physical properties of the soil (23, 40). Plant residue can increase soil moisture content through the improvement of soil organic carbon content and the reduction of runoff and evaporation (9, 25). Application of plant residue is one of the common methods for improving soil properties. However in some areas, plant residues are removed from the filed or burned by the farmers. This study was performed to investigate the effect of different types of plant residues and their management on soil moisture content as well as aeration properties under field conditions.
    Materials And Methods
    The experiment was conducted under field conditions as factorial statistical design based on RCBD consisting three replicates. The first factor was residue type including barely straw and alfalfa residue and the second factor was different managements of the residues including 1) incorporating one percent of the plant residues with the soil, 2) incorporating 0.5 percent of the plant residues with the soil, 3) surface retention of plant residues, 4) burning of plant residues and 5) control. After nine months, the final soil moisture content at seven suctions including 0, 30, 50, 100, 500, 1000 and 1500 kPa was measured. In addition, the available water content and aeration porosity were calculated.
    Results
    The result showed that among the experimental treatments, the incorporation and also surface retention of plant residues increased soil moisture compared to control, whereas, burning the plant residues reduced the moisture content. In comparison to the control, the incorporation of one percent barely straw to the soil led to the highest increases in the moisture content at PWP (70%) and the available water (12.5%). Reversely, burning of barely straw showed the highest reduction in the moisture content at PWP (34.5%) compared to control. In addition, the surface retention of plant residues resulted in the highest increase (48%) in aeration porosity compared to control.
    Conclusion
    The findings of this study showed the favorite efficiency of incorporating and surface application of organic sources in improving soil moisture and aeration porosity.
    Keywords: Barely straw, Alfalfa, Burning, Soil moisture, Aeration porosity
  • Hossein Khademi *, Fariba Jafari Pages 171-186
    Dust deposition causes great difficulties for humans in urban regions. The objective of this research was to assess the temporal and spatial distribution of magnetic susceptibility (MS) of atmospheric dust deposited in Kerman. Samples were collected monthly from 35 different locations distributed over the urban area of Kerman for 7 months. Total concentrations of major heavy metals including Cu, Pb, Zn, Ni and Mn as well as the magnetic susceptibility of the samples were measured. The results showed that atmospheric deposits had the highest MS in November and the lowest one in July and August following the same trend as that of heavy metals Cu, Pb and Zn. The results also showed that the highest MS values were obtained for the dust samples from the west of Kerman where the concentration of Cu, Pb and Zn in dust was also high. Considering the role of human activities in increasing pollutants concentration in Kerman, proper management practices should be exercised to reduce air pollution resulting from various industries.
    Keywords: Magnetic susceptibility, Kerman city, Heavy Metals, Dust deposition
  • Mehdi Rahmati * Pages 187-201
    Several investigations have been carried out in order to remote sensing of soil texture using radar data. Whereas there is no report on application of using passive and free satellites data including ETM and MODIS for this aspect. The remote sensing of soil texture also is limited by the existence of vegetation on soil surface. So the current research was aimed to evaluate ETM data applicability for remote sensing of the soil texture as well as assessment of the vegetation effects on the accuracy of the predictions. In this regard, soil separates were measured at 225 different points of study area on Northern slopes of Mount Sahand and available ETM data were downloaded. Several methods including empirical, statistical, and black box (artificial neuron network, ANN) using Excel, SPSS, and Matlab software’s were applied to create different functions for remote sensing of soil separates. Results showed that vegetation existence led to lower accuracy of the prediction. Results showed that although empirical and statistical approaches showed low accuracy (with R2 lower than 0.3) for remote sensing of the soil separates, black box model using ANN algorithm was accurate enough (with R2 higher than 0.5).
    Keywords: Artificial neuron network, Passive satellite, remote sensing, Soil texture
  • Khalil Ghorbani *, Elahe Sohrabiyan, Miysam Salari Pages 203-217
    Background And Objectives
    Quantitative prediction of river discharge one of the most important elements in the management of surface water resources, especially take suitable decisions in occurrence of floods and drought events. Various approaches introduced in hydrology to predict river discharge which conceptual models as well as data-driven models are the most important ones.In this study, long term recorded data sets in Araz-Kouseh watershed with 1678 km2 area located in northern Iran (Golestan province) were used to investigate the precision of different river discharge prediction models. The IHACRES model as a conceptual hydrological model and KNN and M5 as data mining models selected for modeling of monthly river discharge and the results were compared to examine the accuracy of studied models. In some studies, the expressed models used for daily river discharge prediction but the main objectives of this study are application of these models to predict monthly discharge for a watershed.
    Material and
    Methods
    The 29 years (1985-2013) daily rainfall and discharge data belonging to Araz-Kouseh hydrometry and meteorological stations used to extract monthly time series for modeling. The required quantity and quality conditions of datasets for modeling confirmed using different statistical tests. Recorded datasets divided to two subseries, first one used for calibration period and second one used for validation of investigated models. The results of models in calibration and validation period analyzed considering model efficiency goodness of fit criteria.
    Results
    The results of IHACRES conceptual hydrological model for both calibration and validation periods (correlation coefficients equal to 0.81 and 0.79 for calibration and validation periods respectively) show suitable ability of this model to predict monthly river discharge. Moreover investigation of results of both M5 and KNN data mining models (correlation coefficient equal to 0.94 and 0.89 for calibration and validation periods respectively for KNN model and equal to 0.92 and 0.88 for calibration and validation periods respectively for M5 model) reveals that application of these models led to significant increase in prediction precision in comparison with IHACRES model.
    Conclusions
    The results of this study indicate the data mining models, i.e. M5 and KNN, outperform conceptual hydrological model, i.e. IHACRES, for prediction of monthly river discharge considering different goodness of fit criteria. It is clear that the accuracy of the prediction of data mining models are very close to each other but the M5 model is selected as best model in this study because of its explicit equations for prediction. Furthermore, investigation of time series of predicted river discharge show data maining models had better prediction for low discharges in comparison high discharges.
    Keywords: Monthly River Discharge, Araz, Kouseh Watershed, IHACRES, KNN, M5
  • Mohammad Amir Koopaeeniya, Fakhrodin Afzali * Pages 219-231
    Background And Objectives
    Mulching is one of the most common ways to soil stabilization, prevent wind erosion and control dusts. Some types of mulches is not economically practical choices, thus use of inexpensive and safe industrial wastes in the mulch compositions have both economically and environmentally importance(waste recycling). Therefore, a key objective of this research is use two types of industrial waste for preparation of mulch. Since Proctor method has been considered to test and compare the strength of mulches, so another purpose of this research is simplification of Proctor method to estimate the strength of soil stabilizer mulches under the influence of wind erosion.
    Materials And Methods
    Based on the results of previous studies and pre-treatments, some mulches were tested. These mulches were non-living composed of different percentages of stone powder, converter sludge, clay soil, and sandy soil. Instron device was used to measure the compressive strength of the mulch. Considering applying of the Proctor method for working with Instron device, simplification of the procedure was also performed. These two methods were called as “Proctor” and “simplified Proctor” methods, whose results were compared as the criterion for utilizing the simplified method. The treatments included five types of mulch in three replications, where their compressive strength was measured by the two methods of “Proctor” and “simplified Proctor” and were compared by the random factorial designs.
    Results
    Reducing the clay percentage from 80 to 50 and increasing the percentage of sand from 20 to 50 in the treatments containing clay and sand in both methods resulted in compressive strength reduction of mulches. Increasing the percentage of the stone powder from 5 to 25 and simultaneous reduction of clay percentage from 85 to 65 together with constant percentage of converter sludge led to decreased compressive strength through the simplified Proctor method. The differences between the results of the two Proctor and simplified Proctor methods were not significant, but the simplified Proctor method had specific order in the results.
    Conclusion
    Compressive strength reduction with reduced clay percentage and increased stone powder percentage was showed in the comparison of the treatments containing clay and stone powder through the simplified Proctor method. However, the results of the Proctor method lacked a logical order. The comparison of the treatments containing clay and sand indicated that in both methods, as the clay decreases and the sand increases, compressive strength reduced. Compressive strength test results using Instron device was compared in both simplified Proctor and Proctor methods, therefore it was showed that these two methods do not have a significant statistic difference, although orderly changes of the simplified Proctor method results was found. Considering the simplicity and time reduction in the simplified Proctor method, this method is recommended for mulch comparisons in wind erosion.
    Keywords: Wind erosion, Stone powder, Converter sludge, Compressive strength, Proctor
  • Sara Abdi, Eisa Maroufpoor* Pages 233-245
    Background And Objectives
    Emitters discharge influenced by various factors such as pressure, manufacturing coefficient of variation, clogging or irrigation water temperature changes. Emitting pipes according to the hydraulic and technical specifications, the use of them in the trickle irrigation systems are increasing.Therefore investigation of the relationship between discharge – pressure and discharge- temperature is required in these pipes in order to improve the efficiency of trickle irrigation systems. Maroufpoor and Parvini(2012) fund with investigation of the relationship between discharge – pressure and discharge- temperature.That in all emitter and tested temperatures power of the discharge - pressure equation was less than 0.2 and all of were emitters pressure compensating. The effect of temperature on the discharge 3 emitter at 95 percent significant and was non-significant other emitters.
    Materials And Methods
    In order to evaluate the effect of temperature and pressure on emitters discharge, 8 emitting pipe, 6 type of non-compensating and 2 compensating was tested on the constructed physical model of drip irrigation in the water laboratory of University of Kurdistan. In each experiment, according to the standard on every model from the emitting pipes slices, 25 slices were selected randomly. Each slices was consists of 5 units emitters. Slices length varied proportional to the distance of unit’s emitters in the range of 2 to 5 m. The effects of four different water temperatures (13, 23, 33 and 43°C) with different pressure ranges (between zero and 1.2 times more than the maximum pressure) on the emitters were evaluated. The thermostat and element were used to supply water temperatures of 23, 33 and 43 ° C. To supply water temperatures 13 ° C was used of the ice pieces. Generally in the every temperature, discharge of compensating emitting pipes was measured at 10 pressures and in the non-compensating emitting pipes was measured at 7 pressures. Data analysis was performed in a randomized complete block design using SAS software.
    Results
    According to the results obtained from the experiments of discharge- pressure at all temperatures, in the both C1 and C4 emitting pipes, power of the discharge - pressure equation was less than 0.2,therefore, as compensating are acceptable and were good degree of them flexibility. As well as in the rest of the emitting pipes power of equation was variable between 0.2 and 1 and as non-compensating and them flexibility was the high degree of flexibility. According to the results obtained from the experiments discharge – temperature, in the all emitting pipes of non-compensating, the effect of temperature on discharge at 95 percent was significant, that generally discharge had increased with increasing temperature. In the compensating emitting pipes with increasing temperature from 13 °C to 23 °C, flow rate has increased at 95 percent significantly, but from temperature of 23 °C to temperature 43 °C there was no significant difference between emitters discharge.
    Conclusion
    In general it can be concluded that the relationship discharge – pressure in the external and internal emitting pipes of common market is acceptable and desirable. Also is suggested that, in the design of trickle irrigation systems that is used emitting pipes, was ensured the effect of temperature on the discharge of emitting pipes units and the necessary correction coefficients is applied emitter nominal flow rate.
    Keywords: Trickle irrigation, compensating, temperature, emitter, Trickle irrigation tape
  • Bakhtiar Karimi * Pages 247-260
    Background And Objective
    The effect of mineral clogging by soil particles is one of the main factors affecting the performance of drainage systems. Many drainage systems designs do not pay attention to laboratory and local studies on certain important parameters and some of them use to be specific for a given conditions. Several studies carried out in The Netherlands have shown that nearly 80% of drainage projects’ failure happens as a result of inappropriate performance of drain filters. Since field studies in order to evaluate drain envelopes is not economical from viewpoint of time and cost. Therefore laboratory evaluation is proper for envelopes. The main goal of this study was obtaining a set of empirical equations in order to estimate hydraulic and clogging parameters using hydraulic head and discharge through drains which are easy to measure. Removing the effect of piezometers installed the Permeameter was another goal.
    Materials And Methods
    To conduct this research, The Permeameter which designed and was made according to ASTM-5101 standard, was used PP-450 and gravel envelope were evaluated according to USBR standard. Required soil for this experiment was collected from a drainage project in the north of Khorramshahr at 1.65 m depth. The test was conducted in laboratory using Permeameter by producing 4 different hydraulic pressure head (25, 50, 75, 100 cm). In this study, special parameters (envelope hydraulic conductivity, soil hydraulic conductivity, soil-envelope hydraulic conductivity, gradient ratio) were calculated by measurement of outflow changes in soil envelope system and hydraulic pressure head of manometer.
    Results
    After the tests were completed, the values of hydraulic conductivity for soil-envelope system, soil and geotextile envelope were estimated as functions of hydraulic head and outflow values. Furthermore, other relations were proposed for gradient ratio. The relations between different parameters were analyzed by Sigma Plot software and proper relations were proposed. The errors of the fitting equations and the difference between measured and estimated values were analyzed using the statistic indices. Results showed that these models are accuracy estimation of assessed parameters.
    Conclusion
    Correlation coefficient of these equations for pp450 envelope for soil-envelope hydraulic conductivity, soil hydraulic conductivity, envelope hydraulic conductivity and gradient ratio are 0.96, 0.96, 0.62 and 0.96 respectively and for gravel envelope for soil-envelope hydraulic conductivity, soil hydraulic conductivity, and envelope hydraulic conductivity are 0.98, 0.98, and 0.63 respectively. Low correlation coefficient for estimation of envelope hydraulic conductivity is related to envelope clogging during experiment time. Using of proposed equations can be estimate clogging and hydraulic performance of drainage envelopes in different conditions.
    Keywords: Envelope Clogging, Geotextile, Clogging Prediction, Gradient Ratio, optimization
  • Majid Hejazi Mehrrizi *, Raziye Noorikoshki Pages 261-272
    Background And Objectives
    Some of heavy metals such as copper (Cu) and manganese (Mn) are toxic and represent as hazardous pollutants due to their persistence in the environment. Heavy metals can be introduced into soils and aqueous environment by natural processes or anthropogenic activities. They are non-degradable in nature and highly toxic to plants, animals and human beings. Various methods exist for the removal of heavy metal ions from solution, such as filtration, chemical precipitation, ion exchange and sorption by activated carbon and others. Discarded tires are an interesting and inexpensive medium for the sorption of heavy metals. There has been little research on heavy metal sorption into tire rubber in competitive systems. Therefore the present study was conducted to assess the sorption behavior of Cu and Mn on different size of tire rubber in a competitive system.
    Materials And Methods
    The finely ground discarded tire rubber with three sizes including 0.088-0.125, 0.177-0.250 and 0.353-0.500 mm were prepared from Yazd Tire Company in Iran. A batch experiment was conducted by adding of 200 mg of ground tire to 10 ml of Cu aqueous solution of the desired concentration (10 to 50 mg L-1). After 24h, supernatant was separated by filtration and analyzed for remaining Cu and Mn by atomic absorption spectroscopy technique.
    Results
    Sorption of Cu and Mn on tire rubber increased with increasing of metal concentration from 0 to 50 mg L-1. The greatest sorption of Cu (1088.9 mg Kg-1) was found at the smallest tire rubber size (0.088-0.125 mm) and decreased by 35% when the largest size (0.353-0.500 mm) was used. At the highest concentration, sorption of Cu was restricted by Mn competition. In the whole range of studied metal concentrations, Mn occupied the least sorption sites of tire rubber. The sorption of Mn was not affected by tire rubber size and was restricted by Cu competition. Based on average, the experimental data were fitted in Langmuire (R2=0.94) better than Freundlich one (R2=0.87), showing monolayer sorption of Cu and Mn on discarded tire rubber. The values of maximum sorption capacities calculated from the fitted Langmuir equation showed that Cu sorption was higher than Mn. There was an increase in the qm values of Mn when the tire rubber diameter decreased. In this study, separation factor (RL) was used to predict if an adsorption system is favorable or unfavorable. In all cases, the values of RL were between 0 and 1, pointing to the favorable sorption of Cu and Mn on three size of rubber.
    Conclusion
    Results clearly showed that ground discarded tire rubber (especially, the smallest size) are an effective adsorbent for the removal of Cu and Mn in competitive system. The equilibrium sorption isotherm of Cu and Mn onto discarded tire rubber is well described by the Langmuir and Freundlich models, but the Langmuir model fits the experimental data better than the Freundlich model.
    Keywords: Environment, Heavy metals, pollution, sorption Isotherms
  • Zahra Alipour Asadabadi *, Mansoreh Malekian, Mohsen Soleimani Pages 273-284
    Background And Objective
    Changes in the pattern of land use through the process of industrialization, infrastructure development and agricultural development is causing environmental issues such as soil pollution. The soil contamination with heavy metals is a serious and expanding problem. Heavy metals entering the food chain, threaten ecosystem and human health. This study aimed to assess and monitor soil contaminants including heavy metals and total petroleum hydrocarbons (TPHs) in soils of five oil refineries.
    Materials And Method
    In the current study oil- contaminated soils from five refineries including Abadan, Isfahan, Tabriz, Tehran and Shiraz were collected and physical, chemical and biological characteristics of soils examined. Total petroleum hydrocarbons (TPHs) and heavy metals (cadmium, chromium, lead and nickel) in soil samples were measured and the data was ststistically analysed.
    Result
    TPH levels in contaminated soils of Abadan, Isfahan, Tabriz, Tehran and Shiraz were 6.4 , 13.8 , 11.5 , 2.1 and 15.4 percent respectively and positively correlated with organic carbon of soil amples. The values obtained here were higher than the national and international standards. The highest concentration of chromium (mg/kg) was recorded in Abadan (83.3), Tehran (212) and Shiraz (61.1) refineries. The highest concentrations of nickel (mg/kg) were obtained from Tabriz (76.3) and Isfahan (122.1) respectively. The amount of cadmium and nickel in soil was higher than the standards of Europe and the world. A significant negative correlation was observed between heavy metal and hydrocarbon concentrations and microbial respiration, suggesting negative effects of pollutants on soil microorganisms which may also affect plants and other organisms.
    Conclusion
    In terms of heavy metals and petroleum hydrocarbon contamination, Tehran Refinery is in a better situation compared to other refineries, and this might be due to an environmental action plan running in this refinery. Given the contamination of refineries` soil, it is recommended that environmental monitoring and industrial cleaning is taken into consideration . It is also recommended to use filtering programs, including bioremediation of soil in these areas.
    Keywords: Heavy metals, Soil pollution, Oil refineries, Microbial respiration
  • Mahboobeh Hajibigloo*, Mohammad Rashidi, Hasan Shojaee Pages 285-292
    The flood is second destructive incident in Iran. Greater understanding of different points of view Hydro meteo logy and watershed systems and analysis modeling of rainfall, runoff, determination of flood zone reference the hydrological and hydraulic conditions in the watershed, not only in terms of financial and legal, but also to predict and help flood warning systems are helpful ways. The purpose of this research provide the perfect solution to establish flood warning system using hydrological models and hydraulic models in the basin upstream is of the Germichai dam. In hydrological studies after restructuring the data, flood frequency analysis has been done up to a day at the station. To choose distribution for all stations using the Best-fit test based on L- moments of stations, three parameters were normally distributed. Applying the ratio of the maximum one-day flood into flood peak moment values for different return period flood peak moment of the river at the dam site Germichai was calculated. River flooding, especially in the current conditions of relatively high recurrence caused flooding along the river due to the steep terrain of the river is low. By examining the persistence of storms and their levels, early warning alarms were calculated for each of the stations. After the set time alarm events based on the frequency of Miane station, Flood warning system for flood areas within the flood level is designed to suit the threshold.
    Keywords: Coefficient Flooding, Flood Zone, Rainfall, Runoff Model, Pre Warning, Germichai River
  • Mohammad Kakeshpoor * Pages 293-300
    Nowadays the importance of reservoirs management makes the use of gates on the spillways crucial .This causes the change in hydraulic flow over the spillway and the aim of this study is to explore some of these hydraulic changes. In this research by using Flow-3D and volume of fluid (VOF method) and k-ε (RNG) turbulence model , chute spillway with ogee crest and flip bucket has been simulated. Additionally investigation on the effects of 4 openings 15%, 30%, 45% and 100% which is done by radial gates. has shown that the increscent of openings causes increscent velocity, depth and cavitation potential on spillways. Also in some openings with low discharge, due to the formation of low discharge which is lower than sweep discharge, formation of flow aggregated on the spillway is possible and the hydraulic effects of this phenomena should be should be taking into consideration. Also by simulation of jet trajectory from the flip bucket, Results showed low error in length and maximum height of the trajectory. In conclusion, using Flow-3D for prediction of tail water preservation is highly recommended. Eventually, two correlation for the dependency of length of the trajectory, maximum height, flow discharge and opening gate ratio were presented.
    Keywords: Radial gates, turbulance model k, ? (RNG), cavitation number, jet trajectory
  • Mohsen Zabihi, Seyed Hamidreza Sadeghi *, Mehdi Vafakhah Pages 301-306
    Evaluation of frequency distributions for rainfall erosivity factor analysis has been less considered. Thus, the present study aimed to identify and evaluate different frequency distributions fitted to the amount of rainfall erosivity factor in monthly, seasonal and annual scales in Iran. For this attempt, entire available rainfall events reported for 20 years in 70 stations were analyzed based on the Wischmeier and Smith equation. The different frequency distributions were then fitted to data in each of the time scale and station using EasyFit software with the help of chi-square test. According to results maximum Gumble distribution was selected as the best fitted distribution in most of months and seasons and also, 3-parameter lognormal, gamma and 2-parameter lognormal frequency distributions stood in the first rank among fitted frequency distributions. Also, stations with more stable rainfall regime and influenced by similar rainfall regimes had less variability in the type of fitted distributions in different time scales.
    Keywords: Design Erosivity, Frequency Analysis, Spatial Distribution of Erosivity, Statistical Distribution, Time Scale
  • Mohtaram Jennat Alipour * Pages 307-311
    Background And Objectives
    Erosion rate in the Golestan province has a high rate due to geographical location, climatic and resource degradation. Determining a suitable method for measuring soil erodibility is one of the priorities in the prevention of destructive erosion. Wishmeyer and Smith equation (1978) is one of the important methods for calculating soil erosion, that is known the Universal Soil Loss Equation. In this equation, cover management (C) is one of the six factors affecting soil water-erosion that it`s measuring is not simply possible. One of the widely used methods for estimating this factor is using satellite imagery. Researcher provided many ways to evaluate vegetation management factor using NDVI to assess soil losses with USLE method (Lin et al., 1999; DeJong, 2002). These methods use regression model to analyze the correlation between the amount of measured C factor at the farm.
    So, in this research scrambled to derive relevant indicators from satellite images of different in the Golestan province agronomic main crop growth and obtain their relations between them with real erosion in the farm.
    Materials And Methods
    Evaluation C factor was measured by using simulated rainfall with 2 intensity of 32 and 105 mm/h in duration 20 minute in 6 consecutive times. Cover management factor also was measured using CERL method, and vegetation indices (SAVI & NDVI) were computed from of Landsat 8 images in 6 consecutive times using ERDAS IMAGIN 2011. Then, the relations between CSERL factor and vegetation indices (SAVI & NDVI) were obtained using Excel software and Adjusted coefficient of determination, Regression coefficient and Correlation were obtained using SAS software were used as evaluation indices.
    Results
    According to the results, ) in order to predict CSERL factor using satellite images NDVI index (R2 = 0.76 is more suitable comparing SAVI index (R2 = 0.54). The vegetation indices derived from satellite images have higher relation with C factor derived from higher rain intensity. By examining trends of CSERL changes in 6 consecutive time on the rainfall intensity with 105mm at duration of 20 minutes per hour rainfall was also found that this factor was 0.16 and 0.03 in December and June respectively.
    Conclusion
    In this survey, observed that there is significantly relation between C factor and NDVI index (R2 = 0.76 at 99% probability level. According to the results, NDVI index had a best estimation with CSERL in higher intensity (R2 = 0.76) and so this index is offered as a method with proper accuracy.
    Keywords: vegetation cover management factor, sediment, remote sensing, NDVI, SAVI