فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و سوم شماره 2 (خرداد و تیر 1395)
  • سال بیست و سوم شماره 2 (خرداد و تیر 1395)
  • 330 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1395/04/20
  • تعداد عناوین: 21
|
  • عادله هاتفی، ابوالفضل مساعدی*، مهدی جباری نوقابی صفحات 1-21
    سابقه و هدف
    آب یکی از اساسی ترین نیازهای بشر و سایر موجودات زنده است. خشک سالی پدیده ای طبیعی و تکرار پذیر است که می تواند موجب بروز بحران های جدی شود. این پدیده در هر رژیم آب و هوایی، حتی در مناطق مرطوب ممکن است مشاهده شود، اما اثرات و فراوانی آن در مناطق خشک و نیمه خشک بیشتر نمایان می شود. مهم ترین عامل ایجاد خشک سالی بارندگی می باشد، اما افزایش و یا کاهش تبخیر و تعرق می تواند تا حدودی شرایط خشک سالی را تشدید و یا تعدیل نماید. به منظور پایش خشک سالی از شاخص های متفاوت که عموما مبتنی بر بارندگی و یا بارندگی و تبخیر و تعرق می باشند، استفاده می شود. از طرف دیگر پایش خشک سالی بر اساس شاخص های متفاوت ممکن است نتایج متفاوتی را نیز سبب شود. از این رو، در این پژوهش به پایش خشک سالی هواشناسی و بررسی تاثیر تبخیر و تعرق بر آن طی سال های 1339-40 الی 1388- 89 و مقایسه وضعیت خشک سالی بر اساس سه شاخص SPI، RDI و SPEI در شش ایستگاه سینوپتیک رامسر، همدان، شیراز، سبزوار، بندرعباس و یزد، که به ترتیب در اقلیم های مرطوب ساحلی، کوهستانی، نیمه کوهستانی، نیمه بیابانی، بیابان ساحلی و بیابانی واقع شده اند، پرداخته شده است.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه از آمار ماهانه پارامترهای هواشناسی بارندگی، دمای میانگین، دمای حداقل، دمای حداکثر، رطوبت نسبی، ساعات آفتابی و سرعت باد، شش ایستگاه سینوپتیک استفاده گردید. ابتدا آزمون های اولیه آماری بر داده های ماهانه پارامترهای هواشناسی ایستگاه های مذکور صورت گرفت. به این منظور از سه آزمون معروف من–کندال برای تشخیص روند، من– ویتنی برای تشخیص همگنی و گروبز – بک برای یافتن داده پرت استفاده شده است. پس از تایید اولیه این داده ها از نظر همگنی و داده پرت، مقادیر هر یک از شاخص های SPI، RDI و SPEI در مقیاس های سالانه و فصلی محاسبه گردید.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که در مناطق مرطوب تفاوت معنی داری بین شاخص SPI با شاخص های RDI و SPEI که تبخیر و تعرق را در نظر می گیرند، وجود ندارد، اما در مناطق خشک تفاوت نتایج شاخص ها واضح است. کم ترین اختلاف از نظر پایش وضعیت خشک سالی، بین شاخص های SPI و RDI در فصل بهار و در شهر همدان می باشد، درحالی که بیش ترین اختلاف، بین شاخص های SPI و RDI در فصل تابستان و در شهر یزد (با اقلیم بیابانی) وجود دارد. این موضوع اهمیت پدیده تبخیر و تعرق در فصول گرم و خشک به خصوص در مناطق خشک و بیابانی و تاثیر آن بر خشک سالی را نشان می دهد. در فصل های پاییز و زمستان در هر شش ایستگاه مورد نظر، کم ترین اختلاف بین شاخص های SPI با SPEI و SPI با RDI اتفاق افتاده است، بنابراین در این فصل ها که تبخیر و تعرق کم تر می باشد، این پدیده نقش کم تری در شرایط رطوبتی (خشکسالی و یا ترسالی) دارد.
    نتیجه گیری
    براساس نتایج این پژوهش، می توان بیان نمود که در بیشتر مواقع عملکرد شاخص ها ی مورد بررسی در مناطق مختلف و در بازه های زمانی متفاوت، یکسان نمی باشد. از طرف دیگر می توان نتیجه گرفت که نوسانات وضعیت رطوبتی (ترسالی و خشک سالی) در ایستگاه های مورد مطالعه بر اساس هر یک از شاخص های مورد بررسی بسیار زیاد می باشد. ضمن آن که شدت وقوع خشک سالی و تعداد دفعات تکرار آن بر اساس شاخص های مختلف، متفاوت می باشد. پیشنهاد می شود به منظور پایش خشک سالی هواشناسی در مناطق خشک که بارندگی عموما ناچیز بوده و از طرف دیگر تبخیر و تعرق چندین برابر بارش سالانه است، از شاخص هایی که مبتنی بر بارش و تبخیر و تعرق هستند، استفاده شود. در حالی که در مناطق مرطوب (مانند رامسر) پدیده ی تبخیر و تعرق نقش چندانی در وقوع خشک سالی ایجاد نمی نماید و می توان به منظور ساده سازی، خشکسالی هواشناسی را تنها بر اساس بارندگی پایش نمود.
    کلیدواژگان: شاخص بارش استاندارد شده، شاخص شناسایی خشک سالی، شاخص بارش، تبخیر و تعرق استاندارد شده، پایش خشک سالی، آب و هوا
  • مصیب وفایی*، احمد گلچین، سعید شفیعی صفحات 23-41
    سابقه و هدف
    با رشد روز افزون جمعیت و افزایش تقاضا برای آب و منابع غذایی باعث استفاده از آب و خاک فقیرتر برای تولید غذا شده است. در همین راستا بهره گیری از منابع حاشیه ای و غیرمتعارف از جمله خاک های شور و سدیمی در دستور کار اغلب کشورهای جهان که دارای این منابع بوده قرار گرفته است. برای اینکه اراضی شور و سدیمی بتوانند مورد استفاده قرار بگیرند باید ویژگی-های فیزیکوشیمیایی نامطلوب آن ها اصلاح گردد. گچ و مواد آلی برخی از اصلاح کننده های مورد استفاده در خاک های سدیمی هستند. گچ به دلیل حفظ سطح الکترولیت و بهبود خواص فیزیکی برای اصلاح خاک های سدیمی استفاده می شود. مواد آلی با تجزیه تدریجی در خاک موجب افزایش حلالیت گچ و بهبود ویزگی های فیزیکوشیمیایی خاک سدیمی می شود. به همین دلیل هدف این پژوهش بررسی تاثیر مواد آلی با نسبت های مختلف C:N به تنهایی و توام با گچ بر ویژگی های شیمیایی و تنفس میکروبی یک خاک سدیمی می باشد.
    مواد و روش ها
    به منظور بررسی اثر گچ (صفر، 50 و 100 درصد نیاز گچی) به تنهایی و همراه با مواد آلی از بقایای گیاهی یونجه، گیاه ذرت، ضایعات خرما و خاک اره (5/1 و 3 درصد کربن آلی) بر ویژگی های شیمیایی و تنفس میکروبی یک خاک سدیمی آزمایش گلخانه ای با 27 تیمار و سه تکرار در قالب طرح کاملا تصادفی به اجرا درآمد. نمونه های خاک پس از اعمال تیمارها به مدت دو ماه در رطوبت ظرفیت زراعی در دمای مناسب خوابانیده شدند. دو ماه پس از اعمال تیمارها از گلدان های آزمایشی نمونه خاک تهیه وویژگی-های شیمیایی خاک قبل و بعد از آبشویی اندازه گیری شدند. برای آبشویی ضخامت آب معادل ضخامت لایه مورد شست و شوی خاک بود همچنین تنفس میکروبی بلافاصله پس از اعمال تیمارها مورد اندازه گیری قرار گرفت.
    نتایج
    نتایج نشان که قبل از آبشویی، تیمار گچ به میزان 100 درصد نیاز گچی توام با 3 درصد کربن آلی از منبع خرما دارای بیشترین تاثیر در افزایش هدایت الکتریکی و کاهش pH خاک بود. همچنین پس از آبشویی، pH خاک و مقدار هدایت الکتریکی در همه تیمارها کاهش یافت. بیشترین مقدار کاهش نسبت جذب سدیم قبل از آبشویی از تیمار گچ بدون مواد آلی به دست آمد که مقدار نسبت جذب سدیم را از 12/29 در تیمار شاهد به 78/17 کاهش داد و پس از آبشویی بیشترین مقدار کاهش نسبت جذب سدیم از مصرف 3 درصد کربن آلی از منبع خرما همراه با 100 درصد نیاز گچی به دست آمد که مقدار نسبت جذب سدیم را از 69/12 به 36/9 کاهش داد. بیشترین مقدار تنفس میکروبی نیز از مصرف 3 درصد کربن آلی از منبع ضایعات خرما بدون مصرف گچ حاصل شد که برابر با 34/296 میلی گرم کربن بود و کمترین مقدار تنفس میکروبی از تیمارهای بدون کربن آلی مصرفی و خاک اره به دست آمد.
    نتیجه گیری کلی: نتایج این مطالعه شان داد به طور کلی مواد آلی و گچ زمانی بیشترین تاثیر را در اصلاح خاک سدیمی دارند که پس از افزودن گچ و مواد آلی و خوابانیدن خاک به مدت 2 ماه، آبشویی صورت گیرد. در این صورت می توان میزان شوری و سدیم تبادلی خاک را به مقدار قابل توجهی کاهش داد. زمانی که پس از خوابانیدن خاک آبشویی انجام نشود مواد آلی منجر به افزایش ویژگی های نامطلوب خاک از جمله نسبت جذب سدیم می شود. ضایعات خرما با توجه به C:N بالا نسبت به بقایای یونجه و خرما دارای سرعت تجزیه بیشر و اثر مطلوب تری در اصلاح خاک سدیمی داشت که مصرف همزمان آن با گچ موجب تشدید اصلاح خاک سدیمی شد.
    کلیدواژگان: آبشویی، خاک سدیمی، ضایعات آلی، نسبت جذب سدیم
  • شهربانو عباسی جندانی*، علی اکبر نظری سامانی صفحات 43-62
    سابقه و هدف
    مدل های هیدرولوژیک و محیط زیست ابزار مهمی برای مدیریت منابع طبیعی و محیط زیست هستند، این مدل ها به داده های ورودی مختلف (مثل تابش خورشیدی، سرعت باد، بیشینه و کمینه دما، بارش، محتوای آب خاک، جریان آبراهه و غلظت رسوب) با فواصل زمانی متفاوت (مثل روزانه، ساعتی) نیاز دارند. این داده ها در بسیاری مناطق محدود می باشند. بسیاری از ایستگاه های ارزیابی اقلیمی دوره های آماری کوتاهی دارند و اغلب با مشکل داده مفقود شده در سری زمانی روبه رو هستند. بنابراین اغلب مدل های هیدرولوژیک یا فرسایش به تولید داده اقلیمی ترکیبی به دست آمده از مشاهدات کوتاه مدت با استفاده از توزیع های آماری متفاوت نیاز دارند. مولدها به طور گسترده ای برای تولید سری های هواشناسی ترکیبی طولانی با مشخصات آماری مطابق با داده های تاریخی که اکثرا کوتاه و حاوی داده مفقود شده هستند، استفاده می شوند. کلیژن (مولد اقلیمی) یک تولید کننده هواشناسی تصادفی است که 10 متغیر هواشناسی از قبیل بارش روزانه، مدت رگبار، شدت رگبار، تابش خورشیدی، دمای بیشینه و کمینه و سرعت و جهت باد را تولید می کنند. کلیژن در ابتدا برای تولید فایل اقلیمی مدل WEPP مورد استفاده قرار گرفت. هدف از این مطالعه ارزیابی کارایی کلیژن در ایستگاه زیدشت استان البرز می باشد.
    مواد و روش ها
    مقادیر پارامترهای ماهانه مورد نیاز کلیژن بر اساس دوره آماری 2013-2002 برای متغیرهای مربوط به بارش (مقدار بارش، احتمال روز مرطوب بعد از روز مرطوب و روز مرطوب بعد از روز خشک، حداکثر شدت نیم ساعته و زمان تا پیک بارش) و 2013-2007 برای متغیرهای دیگر (دمای بیشینه و کمینه، تابش خورشیدی، رطوبت نسبی، سرعت و جهت باد در 16 جهت) استخراج شده است. برای محاسبه متغیر زمان تا حداکثر شدت نیز از الگوش شدت 165 رگبار استفاده شده است. در نهایت برای مقایسه میانگین داده های مشاهداتی و مجموعه های چندگانه تولید شده توسط کلیژن از آزمون آماری t استفاده شده است.
    یافته ها
    نتایج حاصل از اجرای آزمون t نشان داد که بین میانگین گروه های مختلف متغیرهای بررسی شده (بارش کل سالانه، تعداد روز مرطوب سالانه، دمای کمینه و دمای بیشینه (اختلاف معنی داری وجود ندارد و کلیژن ابزار خوبی در این زمینه می باشد. علاوه بر این مولد کلیژن کارایی خوبی نیز برای تولید داده بارش کل ماهانه دارد.
    نتیجه گیری
    هرچند نتایج حاصل از این مطالعه نشان دهنده کارایی قابل قبول کلیژن می باشند، اما با توجه به اینکه این مطالعه اولین مطالعه از نوع خود در سطح کشور ایران می باشد و نیز طول دوره آماری مشاهداتی استفاده در این مطالعه تا حدی کوتاه بوده است، لذا تایید نهایی کارایی این تولید کننده به بررسی های بیشتر در ایستگاه های هواشناسی مختلف نیاز دارد.
    کلیدواژگان: مولد اقلیمی، کلیژن، آزمون آماری، زمان تا پیک بارش، ایستگاه زیدشت
  • مجتبی چراغی زاده، علی شاهنظری* صفحات 63-80
    سابقه و هدف
    منابع آب در دسترس قادر به برآورده ساختن نیازهای مختلف در آینده نزدیک نخواهند بود و این امر به ناچار منجر به جستجو برای اراضی جدیدتر برای آبیاری خواهد شد؛ با توجه به محدودیت منابع آب و لزوم استفاده از سامانه های آبیاری تحت فشار برای استفاده بهینه از منابع آبی موجود، تعیین اراضی مناسب برای کشاورزی و آبیاری تحت فشار، ضروری می باشد. کلاس بندی اراضی، تعیین و گروه بندی محدوده های مشخص زمین با توجه به تناسب آن ها برای کاربری مورد نظر است. سامانه ارزیابی پارامتری با امتیازدهی به عوامل مختلف موثر بر پارامتر هدف، امکان اتخاذ بهترین تصمیم را با در نظر گرفتن عوامل مختلف ممکن می سازد. با توجه به اینکه مدیریت اصولی و برنامه ریزی درست و بهره وری بهینه از منابع نیازمند اطلاعات دقیق از عرصه مورد نظر می باشد، در این راستا سامانه اطلاعات جغرافیایی با توانایی تجزیه و تحلیل های مکانی، تحلیل و تلفیق اطلاعات نقشه ای، جدولی و گزارش گیری، می تواند نقش به سزایی را در رسیدن به اهداف از پیش تعیین شده ایفا کند.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش با ارزیابی پارامتری برخی مشخصه های فیزیکوشیمیایی خاک و مشخصه های شیمیایی آب با کاربرد سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)، پهنه بندی اولویت اجرای سامانه های آبیاری موضعی در محدوده اراضی شهرستان های بابل و بابلسر انجام شد. مشخصه های مرتبط با خاک شامل بافت (T)، عمق (D)، شیب (S)، اسیدیته (pH) و هدایت الکتریکی عصاره اشباع (ECe) بود. مشخصه های مرتبط با آب شامل مقدار کلر (Cl)، بر (B)، هدایت الکتریکی (EC)، نسبت جذبی سدیم (SAR) و شاخص کربنات سدیم باقی مانده (RSC) بود. داده های مربوط به این مشخصه ها از سازمان جهاد کشاورزی استان مازندران گرفته شد.
    یافته ها
    بررسی شاخص پارامتری خاک برای آبیاری موضعی، نشان داد بیشترین مساحت (حدود 90% از کل سطح محدوده مورد مطالعه) در حالت مناسب قرار دارد. بیشترین سطح برای شاخص پارامتری آب (حدود 75%) در وضعیت در حال حاضر نامناسب بود. بررسی زیرشاخص های شاخص پارامتری آب نشان داد بیشترین سطح محدودیت (سطوح محدودیت زیاد و بسیار زیاد) مربوط به شاخص کربنات سدیم باقی مانده (RSC) بود (حدود 90% از کل سطح اراضی). این مقدار برای زیرشاخص های کلر، هدایت الکتریکی، بر و نسبت جذبی سدیم به ترتیب برابر با 4/9 %، 5/8 %، 0 % و 0 % بود.
    نتیجه گیری
    با توجه به نتایج، در استفاده از سامانه های آبیاری موضعی در محدوده مورد مطالعه، ملاحظات پیشگیری (برای جلوگیری از گرفتگی قطره چکان ها با توجه به بالا بودن RSC) مانند اسیدشویی ضروری خواهد بود. به علاوه، استفاده از قطره چکان هایی که نسبت به گرفتگی حساسیت کمتری دارند نیز، در جلوگیری از گرفتگی قطره چکان ها در مناطق با احتمال آسیب بالا توصیه می شود.
    کلیدواژگان: آبیاری موضعی، تصمیم گیری، حاصلخیزی، سامانه اطلاعات جغرافیایی، کیفیت آب و خاک
  • بهرام بختیاری، سعید دلگرم*، محمد سهیل رضازاده صفحات 81-98
    استفاده از داده های سنجش ازدور جهت برآورد دمای سطح زمین روش جدیدی به شمار می آید که هزینه های تخمین دما به روش کلاسیک را به طور چشمگیری کاهش می دهد. به همین منظور در دشت کرمان برای بررسی دمای سطح زمین از 12 تصویر بدون ابر مربوط به سنجنده MODIS (که در زمینه انطباق جز به جز تصاویر انعکاسی و حرارتی مشکلی ندارد)، در بازه زمانی تابستان 1392 و 10 الگوریتم روزنه مجزا برای تخمین دمای سطح زمین استفاده شد. همچنین برای مقایسه نتایج الگوریتم های روزنه مجزا، درجه حرارت 5 سانتی متری عمق خاک در ساعت گذر ماهواره در 12 روز منتخب، توسط یک دماسنج دیجیتالی در نقاط مشخص با یک دستگاه GPS دستی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد مدل کول و کاسیلیس (1978) با MAE برابر با 76/4 سانتی گراد و MBE برابر با 07/0- بیشترین دقت را در بین مدل ها دارا می باشد. مدل پرایس (1984) با احتساب MAE مساوی با 98/4 و MBE مساوی با 081/0 در جایگاه دوم با دقتی نسبتا نزدیک به مدل کول قرار گرفته است و مدل بیکرولی (1990) در بین این 10 الگوریتم پایین-تربن دقت را با احتساب MAE برابر با 21/6 و MBE برابر با 73/3 داشته است. R2 برابر با 81/0 بین نتایج حاصل از برداشت زمینی و دمای منتج از داده های ماهواره ای تیز صحت الگوریتم کول و کاسیلیس (1978) را نشان می دهد. در نهایت نقشه طبقه بندی دمایی دشت شهرستان کرمان با روش ماشین بردار پشتیبان براساس نمونه های تعلیمی در پنج کاربری (شهری، کوهستان، دشت، بایر و کشاورزی) تهیه گردید.
    کلیدواژگان: الگوریتم های روزنه مجزا، سنجنده MODIS، کول و کاسیلیس، ماشین بردار پشتیبان و دشت کرمان
  • محمد دارند* صفحات 99-114
    برکسی پوشیده نیست که داده های بهنگام بارش با تفکیک مکانی-زمانی مناسب پایه ی اول هر گونه پژوهش در ارتباط با بارش است. برای انجام این پژوهش داده های روزانه ی بارش ایران زمین طی بازه ی زمانی1/1/1951 تا 31/12/2007 از پایگاه داده ی افرودیت با قدرت تفکیک مکانی 25/0 درجه ی قوسی برداشت شد. یک پایگاه داده ی گاه جای در ابعاد 2491×20818 ایجاد شد که بر روی سطرها روز و بر روی ستونها یاخته های داخل مرز ایران قرار داشت. برای هر روز تقویمی از سال میانگین بلند مدت روزانه ی بارش حساب شد و یک پایگاه داده ی جدید 366× 2491 ایجاد شد. با بکارگیری تحلیل خوشه ایبه روش ادغام وارد بر روی فواصل اقلیدسی، پهنه بندی بارش ایران انجام شد. جهت شناسایی شمار خوشه های بهینه (شمار پهنه ها) از نمایه های کنترل کیفیت پراش درون گروهی بهره گرفته شد. برای خوشه بندی های مختلف مقادیر نمایه ها محاسبه شد. بطور کلی یافته های این پژوهش نشان داد که ایران زمین به 8 پهنه ی بارشی قابل تقسیم بندی است. میزان بارش دریافتی نیز برای هر ماه از سال برای هرکدام از پهنه ها جداگانه حساب شد. پراکنش مکانی پهنه های بارشی و مقدار بارش دریافتی بر روی آنها با واقعیت هماهنگی بسیار مناسبی نشان می دهد. لذا به نظر می رسد که داده های بارش پایگاه داده افرودیت از دقت مناسبی جهت واکاوی و پایش زمانی مکانی بارش بر روی ایران زمین برخوردارند.
    کلیدواژگان: نواحی بارشی، پایگاه داده افرودیت، ایران
  • مهرنوش اقتداری*، جواد بذرافشان، مریم شفیعی، سمیه حجابی صفحات 115-130
    سابقه و هدف
    خشکسالی یکی از پیچیده ترین بلایای طبیعی در جهان است و زمانی رخ می دهد که آب قابل دسترس یک سامانه برای تامین نیازهای حداقل یکی از بخش های زیستی، اقتصادی و اجتماعی طی یک دوره زمانی قابل ملاحظه کافی نباشد. گرچه به طور کلی تعریفی جهانی از خشکسالی وجود ندارد، می توان خشکسالی را به انواع مختلفی تقسیم بندی نمود: خشکسالی هواشناسی، کشاورزی، هیدرولوژیکی و اقتصادی-اجتماعی. خشکسالی هیدرولوژیکی که در این مقاله به آن پرداخته می شود، در فاز زمینی چرخه هیدرولوژیکی به صورت کاهشی مشخص در میزان آب قابل دسترس در همه اشکال آن مانند جریان رودخانه، سطح آب مخازن و دریاچه ها و سطح آب زیرزمینی تعریف می شود. از جمله اثرات خشکسالی هیدرولوژیکی می توان به کاهش یا زوال ذخایر آبی، بدتر شدن کیفیت آب، عدم کفایت آب مورد نیاز برای آبیاری و در نتیجه افت محصول، کاهش قدرت تولید، برهم خوردن تعادل زیستگاه های ساحلی و تاثیر بر فعالیت های اقتصادی – اجتماعی اشاره کرد. هدف از این مقاله ارزیابی خشکسالی هیدرولوژیکی در حوزه ی آبریز کرخه با استفاده از شاخص SDI و پیش بینی این نوع خشکسالی با استفاده زنجیره مارکف ناایستا می باشد.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه، به منظور تعیین وضعیت خشکسالی هیدرولوژیکی، از شاخص خشکسالی جریان رودخانه ( SDI) که براساس حجم تجمعی جریان رودخانه است، برای دوره های مرجع 3، 6، 9 و 12 ماهه در 4 ایستگاه هیدرومتری واقع در حوزه ی آبریز کرخه (آفرینه، پلچهر، قورباغستان و پلزال) طی سالهای 1387-1354 (دوره آماری 33 ساله) استفاده شد. چهار دوره مرجع منتخب در هر سال هیدرولوژیکی که دارای همپوشانی هستند، عبارتند از: مهر-آذر، مهر-اسفند، مهر-خرداد، مهر-شهریور (یک سال کامل هیدرولوژیکی). پس از تعیین وضعیت های خشکسالی برای هر سری زمانی و دوره مرجع، با فرض این که فرآیند اصلی دارای ساختار زنجیره مارکف ناایستا است، احتمال انتقال وضعیت برای همه ایستگاه ها و در همه دوره های مرجع محاسبه شد.
    یافته ها
    در حالی که همبستگی بین دو شاخص SDI و SPI ضعیف بود، نتایج همبستگی و ارتباط بین مقادیر SDI در دوره های مرجع مختلف نشان داد که با اطمینان بسیار بالایی می توان در پیش بینی وضعیت خشکسالی هیدرولوژیکی کل سال از شاخص SDI شش ماهه (مهر-اسفند) استفاده نمود. از دیگر نتایج این مطالعه می توان به استفاده از داده های بارش به جای داده های جریان رودخانه به منظور پیش بینی خشکسالی هیدرولوژیکی در ایستگاه هایی که همبستگی بالایی بین شاخص SDI و SDI وجود دارد، اشاره کرد.
    نتیجه گیری
    از ویژگی های عمده روش مورد استفاده در این مقاله می توان به استفاده از شاخصی ساده به نام شاخص خشکسالی جریان رودخانه (SDI)، که شدت خشکسالی هیدرولوژیکی را با استفاده از متوسط دبی جریان رودخانه برای دوره های دارای همپوشانی 3، 6، 9 و 12 ماهه (دوره های مرجع) در هرسال هیدرولوژیکی توصیف می کند، در نظر گرفتن 5 طبقه (وضعیت) خشکسالی، تولید ماتریس احتمال انتقال وضعیت برای دو دوره مرجع منتخب با فرض تبعیت فرآیند اصلی از زنجیره مارکف، امکان پیش بینی شدت خشکسالی دوره مرجع تجمعی بلندمدت تر با استفاده از شدت خشکسالی دوره های مرجع قبلی و استفاده از داده های بارش به جای داده های جریان رودخانه به منظور پیش بینی خشکسالی هیدرولوژیکی در ایستگاه هایی که همبستگی بالایی بین شاخص SDI و SPI وجود دارد، اشاره کرد.
    کلیدواژگان: خشکسالی هیدرولوژیکی، شاخص SDI، زنجیره مارکف، پیش بینی خشکسالی، حوزه کرخه
  • رحیم کاظمی*، باقر قرمز چشمه صفحات 131-146
    سابقه و هدف
    استخراج جریان پایه و شاخص مربوطه، همواره یکی از موضوعات مهم در هیدرولوژی بوده و اطلاع از میزان آن نقش مهمی در مدیریت بهینه منابع آب دارد. توسعه روش های آنالیز جریان پایه از هیدروگراف جریان، یک تاریخچه طولانی مدت دارد که به پژوهش های تئوری و تجربی هورتون، بر می گردد (5). در این خصوص، مرور منابع متعدد و مفیدی برای نشان دادن روند پیشرفت ارائه شده است (27؛25؛ 14). «روش های مختلف آنالیز جریان با استفاده از روش همبستگی، توسط ناتان و مک ماهون (1990) مورد بررسی قرارگرفت، آن ها روش ساده فیلتر رقومی یک پارامتره با ضریب پارامتر 925/0 را پیشنهاد دادند (18)». «روش های مختلف گرافیکی، رقومی و روش های مبتنی بر ردیاب ها توسط گونزالس و همکاران(2009) در حوزه های واقع در زمین های پست کشور هلند، مورد پژوهش قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش های مبتنی بر ردیاب ها، مطابقت مناسبی با مشاهدات و برداشت های صحرایی دارد، آن ها نتیجه گرفتند که روش اکهارد روش مناسبی برای حوزه های واقع در زمین های پست می باشد(12)». با بررسی های انجام شده، مشخص شد که در رابطه با مقایسه روش های مختلف استخراج جریان پایه در اقالیم مختلف در سطح کشور پژوهش کافی انجام نشده است. هدف از این پژوهش،بررسی روش های مختلف استخراج جریان پایه با استفاده ازشاخص منحنی تداوم جریان، به منظور انتخاب مناسب ترین روش است
    مواد و روش ها
    در این پژوهش، جریان پایه و شاخص آن با استفاده از جریان روزانه بیست ایستگاه هیدرومتری واقع در ناحیه خزری و الگوریتم-های حداقل محلی، فواصل ثابت، فواصل متحرک، فیلتر رقومی برگشتی یک پارامتره، فیلتر رقومی برگشتی دو پارامتره، فیلتر رقومی برگشتی B-Flow و فیلتر رقومی برگشتی چاپمن استخراج شد. ضرایب فیلترهای استفاده شده در محدوده موردنیاز هر روش و با توجه به بهترین پاسخ داده شده به تغییرات ضرایب و با استفاده از قابلیت نمایش گرافیکی نرم افزار Hydro Office و مقایسه چشمی انتخاب شد. منحنی تداوم جریان کلیه ایستگاه ها ترسیم و شاخص هایQ90،Q50 و نسبت هیدرولوژیکی Q90/Q50 استخراج شد. مقادیر شاخص جریان پایه به دست آمده با استفاده از معیارهای میانگین مطلق خطا، انحراف معیار،خطای برآورد استاندارد و ضریب -تعیین و روابط همبستگی با نسبت هیدرولوژیکی Q90/Q50تحلیل شد. با توجه به اینکه شاخص های مستخرج از منحنی تداوم جریان با استفاده از داده های اندازه گیری و مشاهده ای محاسبه می گردد و این شاخص به عنوان شاخص مربوط به مشارکت منابع آب های زیرزمینی در جریان رودخانه شناخته شده است، لذا به عنوان نماینده جریان واقعی برای بررسی ومقایسه مدل های استخراج آب پایه از هیدروگراف جریان رودخانه استفاده شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد، میانگین سالیانه شاخص مربوطه در کل دوره، بین حداقل 56/0 و حداکثر 91/0 نوسان می کند که به ترتیب متعلق به روش فیلتر رقومی برگشتی یک پارامتره و فیلتر رقومی برگشتی B-Flow می باشد. این مقدار نشان دهنده مشارکت بالای آب های زیرسطحی در تامین جریان رودخانه در منطقه پژوهش است. ماتریس همبستگی بین میانگین سالیانه طولانی مدت حاصل از تمام روش ها در منطقه مورد پژوهش با شاخص حاصل از منحنی تداوم جریان نشان داد که بالاترین ضریب تعیین، بین روش های مختلف با شاخص منحنی تداوم جریان به میزان 82/0 بین روش های B-Flow و Q90/Q50 بود و کمترین آن به روش چاپمن و فواصل ثابت تعلق گرفت. مقایسه انحراف معیار روش ها، نشان داد که روش B-FLOWکمترین انحراف معیار را دارد. در ضمن این روش، بالاترین همبستگی را با شاخص منحنی تداوم جریان دارد، لذا با توجه به این دو شاخص، روش فیلتر رقومی برگشتی B-FLOWنسبت به روش های دیگر، گزینه مناسبتری تشخیص داده شد. با توجه به معیار میانگین مطلق خطا و خطای برآورد استاندارد، روش یک پارامتره بهترین برآورد را دارد.
    نتیجه گیری
    در جمع بندی کلی نتایج تحلیل آماری، روش فیلتر رقومی برگشتی یک پارامتره به دلیل حداقل میانگین مطلق خطا، کمترین میزان خطای برآورد استاندارد و همبستگی مناسب با ضریب تعیین 71/0 با شاخص تداوم جریان، مناسب ترین روش برای استخراج جریان-پایه و شاخص آن به دست آمد. این روش در غیاب روش های مبتنی بر ردیاب ها، به عنوان مناسب ترین روش در منطقه مورد پژوهش، تشخیص داده شد.
    کلیدواژگان: تداوم جریان، تفکیک هیدروگراف، حوضه خزر، فیلترهای رقومی، BFI
  • سید آرمان هاشمی منفرد *، محسن دهقانی درمیان، بهاره پیرزاده، مهدی اژدری مقدم صفحات 147-162
    سابقه وهدف
    با توجه به کمی نزولات جوی و ذخیره آبی در سطح کشور، مطالعه رفتار آلودگی آب بسیار اهمیت دارد. جهت مطالعه این پدیده از معادله انتقال- پخش آلودگی درجریان های یک بعدی استفاده می شود. دو نوع روش شامل روش تحلیلی و روش عددی برای حل این معادله وجود دارد که در سال های اخیر با پیشرفت سیستم های کامپیوتری خطاهای روش های عددی برای پیش بینی هرچه بهتر واقعیت به حداقل رسیده است. بعضی محققین روش دو بعدی عددی برای انتقال آلودگی ارائه کردند و آن را با نتایج یک مدل آزمایشگاهی صحت سنجی کردند. در برخی تحقیقات از روش کوئیک برای حل عددی معادله انتقال استفاده کردند و دریافتند که این روش تطابق خوبی با داده های آزمایشگاهی دارد و همچنین نتیجه گرفتند که روش های تحلیلی یک ابزار نسبتا مطمئن برای ارزیابی سایر روش های شبیه سازی و پیش بینی حرکت آلودگی در منابع آب سطحی می باشند. در نهایت در تعدادی از مطالعات، پیرامون قیود همگرایی برای روش های عددی مختلف حل معادله انتقال بحث شد که مقدار این قید در حداکثر حالت خود، عدد کورانت بین صفر و یک می باشد و اگر این مقدار بیش از یک شود، نتایج روش واگرا می-شود. هدف این پژوهش ارائه یک تابع انتقال آلودگی است که بتواند با حفظ ویژگی های مثبت روش های پیشین، قیود واگرایی موجود را اصلاح کند.
    مواد و روش ها
    در این مقاله یک مطالعه موردی فرضی که داده های آن در رنج داده های واقعی است، انتخاب شد و ابتدا بروش تحلیلی و سپس به سایر روش های عددی موجود شامل لاکس، فروم، کوییک و سایر توابع حالت درجه سه و چهار در برنامه متلب، کد نویسی شد. از روش حل تحلیلی به عنوان معیار صحت سنجی استفاده شد. از نرم افزار MAPLE نیز برای انجام محاسبات ریاضی تابع انتقال جدید پیشنهادی(تابع نمایی ساده) استفاده شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد روش عددی کوییک و سایر روش های عددی ذکر شده فقط هنگامی همگرا می شوند و دارای جواب هستند که عدد کورانت در آن ها کمتر از یک باشد که این امر باعث محدودیت هایی در انتخاب طول گام مکانی و زمانی می شود. به همین دلیل برای رفع این مشکل یک تابع انتقال جدید به نام تابع نمایی ساده برای انتقال آلودگی در آب های کم عمق پیشنهاد شد. چراکه، اولا این تابع در اعداد کورانت کمتر از یک، جوابی مشابه روش تحلیلی و روش عددی مرسوم و برتر کوئیک دارد و ثانیا معیار همگرایی عدد کورانت را از عدد یک تا عدد دو افزایش می دهد.
    نتیجه گیری
    تابع انتقال جدید بنام تابع نمایی ساده که در این تحقیق پیشنهاد و ارائه شد، تابعی مناسب برای انجام فرایند انتقال آلودگی می باشد که علاوه بر تطابق با روش تحلیلی و روش های عددی گذشته، معیار همگرایی این روش ها را اصلاح کرده و بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: معادله انتقال - پخش، روش های عددی، روش تحلیلی، روش کوئیک، تابع نمایی ساده
  • حمید کاردان مقدم *، سامان جوادی صفحات 163-177
    سابقه و هدف
    آبهای زیرزمینی یکی از منابع اصلی تامین آب شرب، کشاورزی و... می باشد، لذا توجه به امر مدیریت در سفره های آب زیرزمینی بسیار حائز اهمیت می باشد. تغییرات کیفیت منآبع آب زیرزمینی بخصوص در مناطق خشک با توجه به روند برداشت زیاد آب و کاهش تغذیه سبب ایجاد مشکلات زیست محیطی در آبخوان های کشور شده است. با توجه به روند برداشت بی رویه آب از منابع آب زیرزمینی به ویژه در مناطق ساحلی تعادل بین جبهه های آب شور و شیرین در اینگونه سفره ها بهم خورده است. مهمترین پارامترهای موثر جهت بررسی اثر تهاجم جبهه های آب شور دریا به ساحل عبارتند از نوع آبخوان اعم از آبخوان آزاد، آبخوان تحت فشار، نشتی و سایر، هدایت هیدرولیکی آبخوان، عمق سطح آب زیرزمینی بالاتر از سطح دریا، فاصله از نوار شور ساحلی،اثر پارامترهای کیفی آب شور دریا بر نوار ساحلی و ضخامت آبخوان که کلیه این پارامترها در یک شاخص آسیب پذیری به نام GALDIT ارائه و برای آسیب پذیری آبخوان های ساحلی مورد استفاده قرار می گیرد. از این رو ارایه راهکارهای زیست محیطی جهت بهره برداری بهینه و صحیح از سفره های ساحلی جهت عدم ورود آب شور از سمت دریا ضروری جلوه می نماید.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق آسیب پذیری آبخوان ساحلی آستانه-کوچصفهان که یکی از آبخوان های حوزه سفیدرود و ساحلی دریای خزر می باشد با استفاده از شاخص GALDIT مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. شاخصGALDIT یک مدل جدید و توسعه یافته برای بررسی و تعیین اثرات نفوذ آب شور به آبخوان ساحلی در اثر برداشت های بی رویه می باشد. به عبارت دیگر با کاربرد شاخص مذکور در این منطقه اثرات منفی آب شور و برداشت بی رویه آب زیرزمینی بر روی آبخوان ساحلی مورد تحلیل قرار گرفت.
    یافته ها
    بررسی اولیه نتایج این شاخص حاکی از این موضوع بود که نوار ساحلی اثر منفی روی وضعیت آسیب پذیری منطقه داشته است. به منظور بررسی و واسنجی مدل آسیب پذیری از همبستگی بین این شاخص با غلظت TDS، نیترات، کلراید و سدیم استفاده و بعد از تجزیه و تحلیل های آماری، پارامتر TDS جهت واسنجی با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی با استفاده از نرم افزار Expert choice انتخاب شد. انتخاب پارامتر TDS با توجه به شوری و املاح موجود در آب دریا که اثر مستقیمی روی ساحل می گذارد می تواند اثربخشی این شاخص آسیب پذیری را بیشتر کند. با استفاده از وزن های مولفه های مختلف خروجی مدل استخراج و وزن های بهینه برای منطقه برآورد گردید.
    نتیجه گیری
    مدل نهایی نشان داد که در نوار نزدیک به ساحل میزان آسیب پذیری آب زیرزمینی به آلودگی بیشتر از سایر مناطق در آبخوان است. نتایج تحلیل سلسله مراتبی نشان می دهد پارامتر فاصله از دریا معیار حساس و با اهمیتی در شاخص GALDIT بوده و پس از واسنجی مدل مشخص گردید 30 درصد آبخوان در معرض جبهه های شور نفوذ آب دریا قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: آسیب پذیری، GALDIT، آبخوان آستانه کوچصفهان، TDS، تحلیل سلسله مراتبی
  • منوچهر حیدرپور، مجتبی خوش روش *، یکتا مشاوری صفحات 179-193
    به دلیل محدودیت منابع آب، تاکید بسیار زیادی بر استفاده موثر تر از منابع آب موجود و استفاده از آب های تلف شده و آب های شور و لب شور برای آبیاری می شود. لذا برای داشتن یک کشاورزی موفق لازم است فرایند شوری تحت کنترل در آید. برای اصلاح آب و خاک می توان از روش مغناطیسی کردن آب استفاده کرد. در این پژوهش مقدار رطوبت و شوری خاک اطراف قطره چکان ها در مراحل مختلف آبیاری، مورد بررسی قرار گرفت. تیمارها شامل دو تیمار آب آبیاری (آب مغناطیسی و آب غیر مغناطیسی) به عنوان عامل اصلی و سه سطح شوری شامل آب چاه، آب با شوری 5 و آب با شوری 10 دسی زیمنس بر متر به عنوان عامل فرعی بودند. طرح آزمایشی به صورت کرت دو بار خرد شده در قالب بلوک کامل تصادفی و با سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که آبیاری با آب مغناطیسی نسبت به آبیاری معمولی، باعث افزایش مقدار رطوبت خاک در فاصله های مختلف از قطره چکان شد. همچنین آبیاری با آب مغناطیسی باعث کاهش مقدار هدایت الکتریکی خاک به میزان 31 درصد نسبت به آبیاری معمولی شده بود. آبیاری مغناطیسی با صرفه جویی در مقدار آب مصرفی و برطرف نمودن مشکل شوری خاک-ها، قابل توصیه برای استفاده در بخش کشاورزی می باشد.
    کلیدواژگان: آب مغناطیسی، آبیاری قطره ای، رطوبت خاک، شوری، قطره چکان
  • یحیی کوچ *، محمدکاظم پارساپور صفحات 195-210
    سابقه و هدف
    افزایش روز افزون میزان گازهای گلخانه ای (به ویژه گازهای دی اکسید کربن، متان و نیتروز اکسید) و تغییرات اقلیمی بر کسی پوشیده نیست (17). پژوهش های صورت گرفته نشان می دهند که تغییرات این گازها تا حد زیادی متاثر از تغییرپذیری شاخص های میکروبی کربن و نیتروژن خاک می باشند (16). یکی از راه های مهم و تاثیرگذار در کاهش میزان این گازها و اثرات مخرب آنها پیدا کردن راهکاری برای ترسیب و ذخیره سازی آنها می باشد، که در این خصوص به جنگل کاری عرصه های فاقد پوشش گیاهی تاکید ویژه ای شده است (31). جنگل کاری با گونه های مختلف (پهن برگ و سوزنی برگ) اثرات اکولوژیکی متعددی دارد (41). با این حال تاکنون به جنگل-کاری ها با هدف کاهش مخاطرات ناشی از گرمایش جهانی (از طریق تنظیم عوامل کنترل کننده مهم ترین گازهای گلخانه ای) توجه جامعی نشده است. در این راستا، یاداوا (2012) اشاره داشت که کاشت گونه های درختی Acacia catechu وDalbergia sisso بعد از 26 سال باعث افزایش معنی دار زیتوده میکروبی خاک (نسبت به جنگل طبیعی پهن برگ مجاور) شده است (45). همچنین، ون و همکاران (2014) در بررسی زیتوده میکروبی کربن و نیتروژن خاک تحت توده های خالص و آمیخته کاج (P. massoniana) نشان دادند که پارامتر های میکروبی خاک به ترکیب گونه ای و سن توده حساس بوده و همچنین میزان زیتوده میکروبی کربن و نیتروژن در پایه های خالص بیش تر گزارش شد (43). در تحقیق حاضر، اثر پوشش های جنگلی پهن برگ (توسکاییلاقی، ون، افراپلت، بلوط بلندمازو) و سوزنی برگ (زربین و کاج سیاه) بر تغییرپذیری عوامل کنترل کننده مهم ترین گازهای گلخانه ای، مورد توجه و بررسی قرار گرفته است.
    مواد و روش ها
    در هر یک از پوشش های جنگلی مورد نظر، مستقر در حوزه شرکت چوب و کاغذ مازندران، تعداد 10 نمونه خاک از عمق های 10-0 و 20-10 سانتی متری (مجموعا 20 نمونه) برداشت شد. وزن مخصوص ظاهری، بافت، رطوبت، اسیدیته، کربن آلی، نیتروژن کل و مشخصه های میکروبی (تنفس میکروبی، زیتوده میکروبی کربن و نیتروژن، ضریب متابولیک) در محیط آزمایشگاه مورد سنجش و محاسبه قرار گرفت.
    یافته ها
    نتایج حاکی از وجود تفاوت های آماری معنی دار مشخصه های فیزیکوشیمیایی خاک تحت تاثیر پوشش های مختلف اراضی می-باشد. بیشترین مقادیر مشخصه های تنفس میکروبی (16/1 میلی گرم بر گرم)، زیتوده میکروبی کربن (68/334 میلی گرم بر کیلوگرم)، نسبت زیتوده میکروبی کربن به نیتروژن (99/11) و ضریب متابولیکی (64/3 میکروگرم دی اکسید کربن بر میلی گرم زیست توده میکروبی کربن در روز) به پوشش جنگلی کاج سیاه اختصاص داشته در حالی که بالاترین مقدار زیتوده میکروبی نیتروژن (33/38 میلی گرم بر کیلوگرم) خاک در توده جنگلی توسکاییلاقی مشاهده شد.
    نتیجه گیری
    نتایج بر این امر دلالت دارد که در انتخاب نوع گونه برای جنگل کاری، در راستای کاهش اثر تغییرات اقلیمی با بهبود شاخص-های میکروبی، به کیفیت و سلامت خاک در منطقه باید توجه خاصی شود.
    کلیدواژگان: جنگل کاری، کربن، نیتروژن، شاخص های بیوشیمی
  • محمد معظمی*، امین ذرتی پور صفحات 211-224
    سابقه و هدف
    یکی از انواع روش ها برای تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی، سامانه های پخش سیلاب می باشند. اما مهمترین مشکل آنها تجمع رسوبات در سطح بوده که به مرور زمان باعث کاهش اثربخشی سامانه می شوند.در این راستا، پایش تغییرات تصاویر ماهواره ای روش مناسبی برای شناخت دقیق نحوه گسترش رسوبگذاری در عرصه می باشد. از جمله مطالعات در این زمینه می توان به سررشته-داری) 2005 (اشاره کرد که با مقایسه دو تصویر طبقه بندی شده سالهای 1987 و 2001، نحوه گسترش رسوبگذاری در سطح عرصه و تغییرات آن را نشان داد (13). در پژوهش حاضر که در محدوده پخش سیلاب جارمه در شمال خوزستان انجام شده، وسعت رسوبگذاری و نحوه گسترش رسوبات در زمان های مختلف با پایش تغییرات تصاویر ماهواره ای تعیین گردید.
    مواد و روش ها
    تغییرات در سه مقطع زمانی ابتدای احداث پخش سیلاب (1379)، میانه (1385) و شرایط فعلی (1392) پایش شدند. در اجرای یک مطالعه پایش تغییرات سه مرحله اصلی وجود دارد: 1- پیش پردازش داده ها شامل تصحیحات هندسی و رادیومتریک 2- انتخاب روش پایش تغییرات 3- ارزیابی دقت نتایج. در مرحله پیش پردازش داده ها تصحیح هندسی تصاویر به روش تصویر به تصویر انجام شد. همچنین از روش کاهش تیرگی پدیده جهت تصحیح رادیومتریک استفاده شده است. روش مقایسه پس از طبقه بندی به روش آمار پایش تغییر که قابلیت ایجاد یک جدول کامل از تغییرات و جزییات آن را دارد برای پایش تغییرات انتخاب شد. ارزیابی دقت نتایج با تعیین شاخص های دقت کلی، خطای حذف شده، خطای گماشته شده و ضریب کاپا که از ماتریس خطا بدست می آیند، انجام شد. برای طبقه بندی تصاویر از روش بیشینه احتمال استفاده شد همچنین به منظور انتخاب بهترین ترکیب رنگی برای تهیه نمونه-های تعلیمی از فاکتور شاخص بهینه استفاده شده است.
    یافته ها
    با توجه به ویژگی های منطقه مورد مطالعه، سه کلاس شامل اراضی رسوبگذاری، اراضی قلوه سنگی دستکاری شده و خاک دست نخورده در محدوده پخش سیلاب تعیین گردید و بر این اساس تصاویر طبقه بندی برای هر سال تهیه شدند. دقت کلی طبقه بندی برای تصاویر 1379، 1385 و 1392 به ترتیب 78، 85 و 83 درصد بوده است. نتایج بررسی کمی تغییرات ایجاد شده و تعیین میزان جابجایی بین کلاس ها که با مقایسه پس از طبقه بندی به روش آمار پایش تغییر بدست آمد نشان می دهد که در فاصله زمانی بین 1379 تا 1385 مساحت اراضی رسوبگذاری 234 درصد افزایش یافته و از 5/8 به 5/27 هکتار رسیده است اما در مقطع زمانی 1385 تا 1392 بدلیل وقوع خشکسالی ها سیلاب زیادی در عرصه، پخش نشده و صرفا ضخامت رسوبات در برخی مناطق بیشتر شده است و مساحت اراضی رسوبگذاری شده با اندکی افزایش به 5/29 هکتار رسیده است.
    نتیجه گیری
    نتایج مطالعه حاضر نشان داد که سطح اراضی رسوبگذاری شده در مقطع زمانی اول (یکسال پس از احداث تا میانه) توسعه زیادی پیدا کرده است. بارش های مناسب و سیلابهای فراوان از یکطرف و عاری بودن عرصه از رسوبات باعث شده است این تغییر به خوبی نمایان شود. اما در مقطع دوم (میانه تا زمان فعلی) سطح اراضی رسوبگذاری شده اندکی کمتر شده است. بطور منطقی چنین نتیجه ای دور از انتظار است اما بررسی شرایط نشان می دهد که خشکسالی های اخیر و عدم سیلگیری بویژه در قسمتهای میانی عرصه باعث قدیمی شدن سطح رسوبات در این مناطق شده است که این وضعیت باعث تغییر در خصوصیات بازتابی پدیده ها می شود. در این شرایط فرایند طبقه بندی قادر به تفکیک برخی از مناطق رسوبگذاری نبوده است و در اصل نه تنها کاهشی در سطح اراضی رسوبگذاری اتفاق نیفتاده است بلکه حتی رسوبگذاری در برخی مناطق ابتدای عرصه پخش سیلاب در دوره زمانی دوم اندکی توسعه یافته است.
    کلیدواژگان: رسوبگذاری، سامانه پخش سیلاب، پایش تغییرات، ماهواره لندست، خوزستان
  • سینا بشارت*، سودابه ملایی توانی صفحات 225-238
    سیستم آبیاری قطره ای یکی از موثرترین راهکارها برای افزایش بهره وری و استفاده بهینه از منابع آب موجود می باشد. درک توانایی های کامل روش های آبیاری قطره ای نیازمند بهینه سازی پارامترهای در دسترس می باشد. مهمترین این پارامترها شامل دور، شدت و زمان آبیاری می باشند. در آبیاری زیر سطحی نیز با حذف تبخیر از سطح خاک مقدار مصرف آب کاهش می یابد. در این راستا مدل های عددی با صرفه جویی در زمان و هزینه به منظور مطالعه کارکرد سیستم های آبیاری و بهینه سازی پارامتر های مدیریتی مورد استفاده قرار می-گیرند. در طراحی آبیاری قطره ای سطحی و زیر سطحی، شکل و ابعاد پیاز رطوبتی عامل اصلی در استقرار محل قطره چکان ها است بدین منظور از مدل های مختلف با داشتن مشخصات هیدرولیکی خاک، دبی و زمان کارکرد جهت تخمین دقیق پیاز رطوبتی استفاده می شود. هدف از این پژوهش اندازه گیری پروفیل رطوبتی خاک در آبیاری قطره ای سطحی و زیر سطحی و مقایسه نتایج شبیه سازی با استفاده از نرافزار HYDRUS-2D بود. در این پژوهش، آزمایش ها جهت بررسی پروفیل رطوبتی خاک، تحت روش های آبیاری قطره ای سطحی و زیرسطحی در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه ارومیه اجرا گردید. اندازه گیری ها با نصب لوله های T-Tape در فواصل یک متر از هم و اعمال دبی 4 لیتر درساعت به صورت سطحی و زیر سطحی انجام گرفت. در آبیاری قطره ای زیرسطحی لوله ها در عمق 2/0 متری نصب شد. اندازه گیری رطوبت درهر دو سیستم آبیاری با استفاده از رطوبت سنج WET انجام شد. اندازه گیری رطوبت به صورت دو بعدی در عمق و شعاع مشخص و در فواصل زمانی 10 دقیقه ثبت شد. در این پژوهش شبیه سازی مدل HYDRUS-2D با نتایج اندازه گیری مقایسه شد. نتایج حاصل از شبیه سازی پروفیل رطوبتی خاک با استفاده از مدل HYDRUS-2D هماهنگی قابل قبولی با داده های مشاهداتی داشت (RMSE بین 01/0 تا 14/0). بر اساس نتایج تغییرات داده های اندازه گیری شده نسبت به داده های شبیه سازی شده (R2 ) در آبیاری قطره ای سطحی و زیر سطحی در زمان کاربرد 24 ساعت به ترتیب برابر 811/0 و برابر 906/0 می باشد. در این پژوهش از مدل شبکه عصبی ROSETTA جهت تخمین پارامترهای هیدرولیکی خاک استفاده شد. با استفاده از سه تابع تخمین موجود در مدل، پارامترهای هیدرولیکی در ROSETTA ارزیابی شد. براساس مقادیر خطای بدست آمده مشاهده شد که اختلاف میزان خطا در دو مدل Full ROSETTA و ROSETTA Lite ناچیز بوده و تنها در بعضی از عمق ها مقدار خطای مدل Full ROSETTA کمتر از مدل ROSETTA Lite بوده است. در حالت کلی بر اساس نتایج می توان گفت داده های اندازه گیری تطابق خوبی با نتایج Full ROSETTA دارد. نتایج نشان داد که می توان از نرم افزار HYDRUS در طراحی آبیاری قطره ای استفاده کرد.
    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای زیرسطحی، پروفیل رطوبتی خاک، حرکت آب در خاک، شبیه سازی
  • فرزین شهبازی *، حسین رضایی، لیلا علیدخت، صابر حیدری، زهرا کاظمی، سید محمد مهدوی صفحات 239-251
    سابقه و هدف
    شناسایی و تهیه نقشه خاک ها با اهداف مختلف برای کاربران در عرصه های مختلف علوم خاک اهمیت زیادی دارد. در مطالعاتی که همراه با دورسنجی یا تغییرپذیری مکانی ویژگی های خاک مطرح می باشد، مقیاس مطالعه و تطابق داده های برآورد شده با داده های حقیقی و در نتیجه دقت نقشه های تهیه شده از جمله عواملی است که همواره بایستی مورد توجه واقع شود. علی رغم آن که تحقیقات زیادی در خصوص تخمین تغییرپذیری مکانی پارامتر های مختلف خاک و تهیه نقشه های خاک صورت گرفته است ولی در اغلب موارد متاسفانه صحت و کارایی مناسب آن ها در ارائه صحیح اطلاعات ارزیابی نشده است. شوری زایی از جمله مهم-ترین مسائل خاک های مناطق خشک و نیمه خشک می باشد، لذا با توجه به وجود اقلیم نیمه خشک در استان آذربایجان شرقی و سهل-الوصول بودن مقدار شوری خاک می توان تاثیر تراکم نمونه برداری در نقشه های شوری خاک را بررسی نمود.
    مواد و روش ها
    محدوده مورد مطالعه در این پژوهش شامل قسمتی از اراضی ایستگاه تحقیقاتی کرکج متعلق به دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز به مساحت تقریبی 2/4 هکتار می باشد. تراکم نمونه برداری از جمله مواردی است که نه تنها بر دقت مطالعات بلکه برکارایی نقشه نیز تاثیر می گذارد. بدین منظور دو نوع تراکم نمونه برداری زیاد و کم به ترتیب شامل شبکه بندی با فواصل 25 متر و 50 متری طراحی و تعداد 106 نمونه خاک سطحی تهیه و مقادیر شوری آن ها پس از انتقال به آزمایشگاه اندازه گیری شد. تجزیه های آماری، مقایسه میانگین، آزمون F و t-test با استفاده از نرم افزار MSTATC انجام گرفت. همچنین نرم افزار GS+ برای تجزیه های زمین آماری به کار برده شد. اعتبارسنجی مدل ها به دو روش جک نایف و ارزیابی مستقیم داده ها صورت گرفت تا دقت نقشه ها مورد آزمون قرار گیرد. از تلفیق نتایج روش زمین آماری کریجینگ و GISبرای تهیه نقشه های شوری خاک استفاده شده است. کارایی نقشه از چهار جنبه مقیاس و بافت نقشه، راهنمای نقشه، کیفیت نقشه مبنا و صحت مکانی نقشه روی زمین مورد ارزیابی قرار می-گیرد و به طور کلی با شاخص های مختلفی مانند حداقل محدوده قابل ترسیم، حداکثر کاهش و عدد مقیاس موثر نقشه قابل تفسیر می باشد. لذا در این پژوهش نیز شاخص های فوق برای هر دو نقشه شور خاک حاصل از تاثیر تراکم نمونه برداری تعیین شدند.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که نقشه حاصل از نمونه برداری با تراکم کمتر در مقایسه با تراکم بیشتر به حالت ایده آل نزدیک تر می باشد. همچنین علی رغم وجود اختلاف در تعداد پلی گون های ایجاد شده در هر دو نقشه شوری خاک، مقایسات آماری نشان داد که اختلاف مشاهده شده در سطح احتمال 1% معنی دار نیست.
    نتیجه گیری
    در نهایت می توان گزارش نمود که کاهش دو برابری تعداد نمونه ها علاوه بر اینکه موجب افزایش تراکم ایده آل محدوده ها می شود اثر چشمگیری در کاهش دقت نقشه شوری خاک نیز ندارد. لذا کاربرد تعداد نمونه های بیشتر در همه موارد اقتصادی نبوده و به منظور صرفه جویی در هزینه و زمان، می توان استفاده از نقشه هایی با تراکم پایین تر را توصیه نمود.
    کلیدواژگان: تراکم نمونه برداری، زمین آمار، شوری خاک، کارایی نقشه، کرکج
  • پیمان محمودی*، چکاوک خواجه امیری خالدی، محمدرضا سالاری فنودی صفحات 253-265
    تامین آب مورد نیاز مردم در مناطق خشک و نیمه خشک جهان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به منظور امکان سنجی استحصال آب از رطوبت هوا به عنوان یک فناوری جدید جهت تامین بخشی از آب مورد نیاز ساکنان جنوب شرق ایران، ابتدا داده های فشار بخار آب، رطوبت نسبی و بارش ایستگاه چابهار برای یک دوره آماری 20 ساله (1389-1370) از مرکز تحقیقات هواشناسی کاربردی استان سیستان و بلوچستان اخذ گردید. این سه پارامتر جهت محاسبات تئوری مقدار آب استحصالی از رطوبت هوا در منطقه جنوب شرق ایران مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج حاصل از محاسبات تئوری نشان می دهد که منطقه به علت میانگین رطوبت نسبی بالا مستعد اجرای هرگونه طرح استحصال آب از رطوبت هوا می باشد. اما جهت محاسبات عملی مقدار آب استحصالی از رطوبت هوا، یک جمع کننده پرده ای به ابعاد 1*1 متر مربع طراحی و به مرحله اجرا گذاشته شد. مقدار آب استحصالی از این جمع کننده به صورت روزانه و به مدت 365 روز (از اول مهر 1390 تا پایان شهریور 1391) دیده بانی شد. نتایج حاصل از این دیده بانی نشان داد که بیشترین مقدار آب استحصال شده از رطوبت هوا در این منطقه مربوط به خرداد ماه با 6/8 لیتر بر متر مربع در روز و کمترین مقدار آن مربوط به بهمن با 1/1 لیتر بر مربع در روز بوده است.
    کلیدواژگان: چابهار، استحصال آب، جمع کننده پرده ای، امکان سنجی، رطوبت مطلق
  • علیرضا افضلیان، جواد احدیان* صفحات 267-277
    سابقه و هدف
    با توجه به افزایش طول موثر و به تبع آن افزایش راندمان تخلیه در سرریزهای کلیدپیانویی می توان از آنها در سرریز سدها و یا سازه های تنظیم آب در شبکه های آبیاری و زهکشی استفاده نمود. در پژوهش حاضر تاثیر شکل هندسی پایه های نصب شده زیر کلیدهای خروجی بر راندمان هیدرولیکی این سرریزها بررسی شده است. استفاده از این سرریزها در مخازن سدها منجر به افزایش تراز سطح آب و افزایش حجم ذخیره در مخزن می شود. در مطالعات گذشته بدون در نظر گرفتن شکل پایه با استفاده از مدل فیزیکی ضریب تخلیه ای سرریزهای کلیدپیانویی به صورت روابط بدون بعد از پارامترهای هندسی سرریز و بار آبی ارائه شده است.
    مواد و روش ها
    به این منظور ابتدا دو سرریز با نسبت های ارتفاع به عرض یک سیکل 33/1، (مدل 1)، و 50/0، (مدل 2)، ساخته شد. همچنین در هر مدل، از پایه های تخت، مثلثی و نیم استوانه به همراه مدل شاهد (بدون پایه)، جهت مقایسه ی راندمان هیدرولیکی استفاده گردید. در مجموع 8 مدل تهیه و در دبی های مختلف آزمایش های هیدرولیکی انجام شد. محدوده ی تغییرات دبی به گونه ای انتخاب گردید، تا اولا، داده های زیادی جمع آوری شود و ثانیا، هم شرایط آزاد و هم شرایط مستغرق برای سرریز ایجاد گردد. حداقل دبی کاربردی 1 لیتر بر ثانیه با کنترل عدد وبر به عنوان پارامتر کشش سطحی و حداکثر 130 لیتر بر ثانیه در نظر گرفته شد. آزمایش ها در آزمایشگاه مدل های فیزیکی هیدرولیکی دانشگاه شهید چمران اهواز و در یک فلوم آزمایشگاهی به عرض کف 80 سانتی متر و طول 12 متر انجام شد.
    یافته ها
    به طور کلی یافته های تحقیق حاضر نشان داد که در مجموع راندمان تخلیه هیدرولیکی مدل 1 ، با نسبت P/Wu، برابر 33/1، بیشتر از مدل 2 با نسبت P/Wu برابر با50/0، می باشد. این موضوع مستقل از شکل پایه هاست. از طرفی در هر دو مدل در یک بار آبی یکسان، دبی تخلیه سرریز با پایه ی مثلثی از سایر حالات بیشتر است. بر اساس نتایج به دست آمده از آزمایش های این تحقیق مشخص گردید که در هر دو مدل سرریز کلید پیانویی تغییرات دبی-اشل خطی بوده و این به مفهوم قدرت مناسب تنظیم کنندگی سطح آب بالادست سرریزهای می باشد. جهت مقایسه ی راندمان هیدرولیکی سرریزهای کلیدپیانویی از معادله ی عمومی سرریزها، استفاده شد. در این بخش نتایج نشان داد که راندمان هیدرولیکی پایه ی مثلثی از دیگر شکل های بررسی شده بیشتر است؛ پایه ی نیم استوانه در جایگاه دوم قرار دارد و همچنین تفاوتی میان پایه ی تخت و مدل شاهد (بدون پایه) وجود ندارد. در پایه ی استوانه ای از نظر هیدرودینامیکی خطوط جریان به صورت تدریجی دارای انحنا گشته و افت انرژی کمتری به وقوع می پیوندد. از این رو در مدل های 1 و 2، بیشینه ی ضریب دبی محاسبه شده نسبت به حالت تخت و بدون پایه به ترتیب 15 و 17 درصد بیشتر است.
    نتیجه گیری
    استفاده از پایه با شکل های مختلف اثر معنی داری بر راندمان تخلیه سرریزهای کلیدپیانویی دارد. به نحوی که در مدل 1، بیشینه ضریب دبی برای پایه های مثلثی، نیم استوانه، تخت و مدل شاهد، به ترتیب برابر 61/0، 54/0، 48/0 و 46/0 بدست آمد که این مقادیر در نسبت های استغراق (نسبت هد جریان بالادست سرریز، Ht، به ارتفاع سرریز، P) حدود 1/0 به وقوع پیوست.
    کلیدواژگان: پایه ی مثلثی، پایه ی تخت، پایه ی نیم دایره، سرریزهای کلیدپیانویی، کلیدهای خروجی
  • مریم حسین زاده *، کورش قادری، محمد مهدی احمدی صفحات 279-289
    پیش بینی جریان در رودخانه ها، یکی از مهم ترین مولفه های فرآیندهای هیدرولیکی و هیدرولوژیکی در مدیریت منابع آب می باشد. به منظور کاربردهای هیدرولوژیکی گوناگون نظیر تجزیه و تحلیل بیلان آب و رسوب و همچنین پروژه های کنترل و بهره برداری از مخازن، وجود اطلاعات دقیقی از شرایط دبی جریان در رودخانه بسیار مهم می باشد. از این رو هیدرولوژیست ها از داده های تاریخی جهت ایجاد یک رابطه میان دبی جریان و تراز سطح آب استفاده می کنند که از این رابطه تحت عنوان رابطه دبی- اشل یا منحنی سنجه (RC) یاد می شود. با پیشرفت های اخیر در زمینه هوش مصنوعی و محاسبات نرم در مطالعات منابع آب، استفاده از این روش ها می تواند گزینه مناسبی جهت مدل سازی فرآیندهای هیدرولیکی و هیدرولوژیکی باشد. در این تحقیق، مدلی بر اساس روش کنترل گروهی داده ها (GMDH) که یک رویکرد مدل سازی خود سازمانده مبتنی بر داده است، جهت مدل سازی رابطه دبی- اشل درایستگاه هیدرومتری فیلادلفیا روی رودخانه اسکویلکیل (Schuylkill) واقع در ایالت متحده آمریکا توسعه داده شده است. 12 مدل مختلف بر اساس ترکیبات مختلف متغیرهای ورودی از جریان و اشل با دو تابع هدف غیرخطی درجه اول و درجه دوم مورد استفاده قرار گرفته است. بررسی کارایی مدل ها با استفاده از معیارهای آماری RMSE، MPRE و ضریب NASH انجام شده است. مقادیر معیارهای آماری به دست آمده از این مدل سازی در دوره آزمون مدل نشان می دهد که مدلی با مقادیر MSE،MPRE و ضریب NASH به ترتیب برابر با 8/15، 303/0 و 999/0 به عنوان بهترین مدل دبی- اشل در این رودخانه انتخاب می گردد.
    کلیدواژگان: روش های داده محور، رابطه دبی، اشل، مدل سازی، ANN، GMDH
  • فروغ علی زاده صنمی*، محسن مسعودیان، مجتبی صانعی صفحات 291-299
    پژوهش حاضر به بررسی آزمایشگاهی افت انرژی جریان عبوری از سرریز- دریچه نیم استوانه ای متمرکز شده است. پارامترهای تاثیرگذار بر سیستم مورد مطالعه در قالب شناسه های بدون بعد با استفاده از تئوری پای پکینگهام به دست آمده است. آزمایش ها در یک کانال آزمایشگاهی مستطیلی به طول 8 متر، عرض 282/0 متر و عمق 3/0 متر بر بستر صاف در آزمایشگاه پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، با استفاده از مدل های فیزیکی با قطرهای 70، 120 و 160 میلی متر در ارتفاع بازشدگی-های مختلف بین صفر تا شعاع سازه و در دبی های متفاوت انجام شده اند. نسبت ارتفاع سازه به عرض کانال محدوده 57/0 > D/B > 25/0 و جریان ورودی در محدوده 55/0 > > 08/0 می-باشد. نتایج پژوهش نشان می دهند در تمام زوایای قرارگیری سازه پارامتر بی بعد در هر دو حالت انحناء بالادست و پایین دست با افزایش عدد فرود و پارامتر بی بعد به صورت خطی کاهش می یابد. در یک ( ) و عدد فرود ثابت، پارامتر بی بعد در حالتی که انحنا سرریز- دریچه نیم استوانه ای به سمت بالادست می باشد به علت جمع شدگی تدریجی خطوط جریان و در نتیجه کاهش افت ورودی کمتر از حالتی است که انحنا سرریز- دریچه نیم استوانه ای به سمت پایین دست است. همچین نتایج نشان دادند که علاوه بر زاویه قرارگیری انحنای نیم استوانه نسبت به افق، قطر سازه نیز بر میزان افت انرژی عبوری از سازه ترکیبی نیم-استوانه ای موثر می باشد.
    کلیدواژگان: افت، سازه نیم استوانه، هیدرولیک جریان، سرریز، دریچه
  • حجت امامی*، محمد باقر صوفی، علیرضا کریمی کارویه، غلام حسین حق نیا صفحات 301-310
    سابقه و هدف
    توپوگرافی به عنوان یکی از عوامل خاک سازی در قالب جهت و موقعیت شیب بر ویژگی های فیزیکی خاک موثر است. جهت شیب از طریق تاثیر بر روی رطوبت، دما و فعالیت ریزجانداران خاک باعث تغییر ماده آلی خاک در جهت های مختلف شیب و باعث ایجاد تفاوت در کیفیت خاک می شود. درجات مختلف شیب نیز از طریق انتقال رس ها و ماده آلی به قسمت های پایین شیب و تغییر در جرم مخصوص ظاهری، کیفیت خاک را تحت تاثیر قرار می دهند (15). بررسی کیفیت خاک به منظور حداکثر بهره برداری کشاورزی با حداقل تخریب زیست محیطی و جلوگیری از فرسایش خاک ضروری است. هدف از این پژوهش بررسی کیفیت خاک در درجات مختلف دو جهت شمالی و جنوبی در حوضه سد طرق درجنوب شرق مشهد بود.
    مواد و و
    روش ها
    برای ارزیابی کیفیت خاک، تعداد 40 نمونه خاک ازعمق 0 تا 30 سانتی متری دو جهت شمالی و جنوبی در شیب های کمتر از 10%، 10 تا 20 %، 20 تا 30 % و بیشتر از 30 % از حوضه سد طرق واقع در جنوب شرق مشهد برداشته شد. از هر درجه شیب 5 نمونه برداشته شد و ویژگی هایی مثل درصد ماده آلی خاک، جرم مخصوص ظاهری، مقدار آهک، نسبت جذب سدیم (SAR)، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، رس و سیلت قابل پراکنش در آب، درصد شن، سیلت و رس خاک، واکنش خاک و شاخص پایداری ساختمان خاک (SI) اندازه گیری شدند. نمره مربوط به هر ویژگی بر اساس توابع نمره دهی و وزن هر ویژگی از تقسیم سهم هر ویژگی بر مجموع سهم تمام ویژگی ها به وسیله نرم افزارJMP4 محاسبه شد، سپس شاخص کیفیت خاک بر اساس مجموع حاصل ضرب نمره هر ویژگی در وزن آن محاسبه گردید.
    نتایج و بحث: بر اساس نتایج این پژوهش، همبستگی بین شاخص کیفیت خاک با ماده آلی، آهک، رس و سیلت قابل پراکنش در آب، سیلت و رس مثبت و با شن و میانگین وزنی قطر خاکدانه ها منفی و معنی دار در سطح یک درصد به دست آمد. مقدارعددی شاخص کیفیت خاک در شیب شمالی به طور معنی داری بیشتر از شیب جنوبی بود. علت بیشتر بودن شاخص کیفیت خاک در جهت شمالی شیب در محدوده بهینه قرار داشتن اکثر ویژگی ها نسبت به جهت جنوبی شیب است. بین درجات مختلف شیب جنوبی با هم تفاوت معنی داری وجود نداشت، ولی در جهت شمالی بین درجات مختلف شیب با شیب 20 تا30% تفاوت معنی داری مشاهده شد و مقادیر کیفیت خاک در این شیب کمتر از سایرشیب ها بود.
    نتیجه گیری
    در این پژوهش کیفیت خاک بیشتر تحت تاثیر جهت شیب بود و درجات مختلف شیب تاثیری بر روی کیفیت خاک نداشتند.
    کلیدواژگان: شاخص کیفیت خاک، رس قابل پراکنش در آب، شاخص پایداری ساختمان خاک
  • علیرضا مسجدی*، شیدا بیاتی کمیلی صفحات 311-318
    هر ساله با وقوع سیلاب در رودخانه ها تعداد زیادی از آبشکن ها درست زمانی که بیشترین نیاز به آنها وجود دارد، تخریب می گردند. یکی از موثرترین عوامل تخریب آبشکن ها، آبشستگی موضعی اطراف آنها است. احداث آبشکن باعث ایجاد تنگ شدگی مسیر جریان شده که این موضوع باعث افزایش سرعت جریان در نزدیکی سازه و افزایش سرعت متوسط در مقطع تنگ شده آبراهه می گردد. افزایش سرعت متوسط باعث ایجاد آشفتگی و گردابهای نعل اسبی در اطراف آبشکن می شود. گرداب نعل اسبی اساسی ترین نقش را در فرآیند آبشستگی در دماغه آبشکن ایفا می نمایند. از جمله روش های کنترل آبشستگی در اطراف آبشکن استفاده از سنگ چین می باشد. در این مطالعه به منظور بررسی اندازه قطر سنگ چین در اطراف آبشکن قائم، آزمایش هائی در یک فلوم آزمایشگاهی با قوس 180 درجه با 7/4 ( شعاع مرکزی قوس، عرض فلوم) از جنس پلاکسی گلاس انجام پذیرفت. در این تحقیق با قرار دادن یک تک آبشکن با دماغه دایره ای از جنس پلکسی گلاس به همراه سنگ چین در اطراف آن آزمایش هایی انجام شد. آزمایش ها با استفاده از سه نوع سنگ چین با چگالی های نسبی 7/1،1/2 و 42/2 با اندازه قطر متوسط 76/4، 52/9، 7/12، 1/19 میلی متر در چهار دبی چهار دبی 17،20، 23، 27 لیتر بر ثانیه در حالت آب زلال انجام شد. در هر آزمایش عمق جریان در شرایط آستانه حرکت و آستانه شکست اندازه گیری و سپس با استفاده از داده های بدست آمده روابط مورد نظر محاسبه گردید. نتایج حاصل نشان داد با افزایش عدد فرود و قطر نسبی سنگدانه ها عدد پایداری در دو حالت آستانه حرکت و شکست کاهش می یابد. در هر چگالی با دبی ثابت، با افزایش عدد فرود در دو شرایط آستانه حرکت و آستانه شکست، عدد پایداری کاهش می یابد. به ازای دبی ثابت، با افزایش قطر نسبی سنگدانه ها، عدد پایداری در دو حالت آستانه حرکت و شکست کاهش می یابد. در کلیه دبی ها، با افزایش عدد فرود، قطر نسبی سنگدانه ها در دو حالت آستانه حرکت و شکست افزایش می یابد.در هر چگالی به ازای یک دبی ثابت، با افزایش اندازه قطر سنگ چین، عمق ناپایداری در آستانه حرکت و شکست کاهش می یابد و با افزایش دبی، عمق ناپایداری در آستانه حرکت و شکست سنگ چین افزایش می یابد. بر اساس آنالیز ابعادی، رابطه ای بین عدد فرود، قطر نسبی سنگدانه ها و چگالی سنگ چین در دو شرایط آستانه حرکت و شکست ایجاد گردید که این روابط ضمن سادگی و داشتن همبستگی بالا، مبتنی بر عدد فرود جریان، قطر نسبی سنگ چین و چگالی سنگ چین می باشند.
    کلیدواژگان: آبشکن قائم، سنگ دانه، قوس 180 درجه، آبشستگی
|
  • Adeleh Hatefi, Abolfazl Mosaedi*, Mehdi Jabbbari Nooghabi Pages 1-21
    Background And Objectives
    Water is one of the most basic human needs and other living creatures. Drought is a natural phenomenon and repeatable, which could be caused serious crisis. This phenomenon may be seen in any climate regime, even in humid regions, but the effects and its frequency are more observed in arid and semi-arid areas. The most important cause of drought is precipitation, but the increase or decrease in evapotranspiration can partly intensify or modify drought conditions. In order to drought monitoring are used different indices that generally can be based on precipitation or precipitation and evapotranspiration. On the other hand drought monitoring based on different indices maybe cause different results. Therefore, in this study, meteorological drought monitoring and evaluation of the effect of evapotranspiration on it were examined during a 50 years period from 1961 to 2010. Drought conditions are compared based on three drought indices of SPI, RDI and SPEI for Ramsar, Hamedan, Shiraz, Sabzevar, Bandar Abbas and Yazd synoptic stations, which respectively are located in Coastal Wet, Mountain, Semi Mountain, Semi Desert, Coastal Desert and Desert climates.
    Materials And Methods
    In this study, were used monthly statistics of meteorological parameters such as precipitation, mean temperature, minimum temperature, maximum temperature, relative humidity, sunshine hours and wind speed in six synoptic stations. Firstly, fulfilled initial statistical tests on monthly meteorological parameters. For this purpose, is used three known tests as Mann-Kendall test for the identification of Trend, Mann-Whitney test for detecting of Homogeneity and Grubbs-Beck test for detecting of Outlier. After verifying these data in terms of Homogeneity and Outlier, values of each of SPI, RDI and SPEI indices calculated in annual and seasonal scales.
    Results
    Comparing results represented that in humid regions, there are not any significant differences between SPI index with RDI and SPEI indices which consider evapotranspiration. However; the difference between the indices is clear in arid regions. The least difference in terms of drought condition monitoring is between SPI and RDI in spring in Hamadan and the greatest difference between SPI and RDI indices is in the summer and the city of Yazd (desert climate). This shows the role of evapotranspiration and its impact on the drought, in the hot and dry season, especially in arid and desert regions. In autumn and winter seasons in every six studied stations, the least difference has happened between SPI with SPEI and SPI with RDI indices, so in this seasons, which evapotranspiration is lower, it has less important role in humidity condition (drought or wet).
    Conclusion
    According to the results of this study, can be concluded that in most cases the indices performance are not the same in different regions and at different time intervals. On the other side, can be concluded that the fluctuations of humidity condition (wet and drought) is very high in studied stations and based on any of the examined indices. While drought severity and its frequency of occurrence are different according to different indices. It is recommended for drought monitoring in arid regions, which the precipitation is negligible and the other side the evapotranspiration is manifold of annual precipitation, are used indices which are based on precipitation and evapotranspiration. Whereas in humid regions (such as Ramsar) evapotranspiration phenomena does not make significant role in the drought and in order to simplification, meteorological drought can be monitored only by precipitation.
    Keywords: Standardized Precipitation Index (SPI), Reconnaissance Drought Index (RDI), Standardized Precipitation, Evapotranspiration Index (SPEI), Drought monitoring, Climate
  • Mosayeb Vafaee * Pages 23-41
    Background And Objectives
    An ever-increasing growth in global population and in demand for water and nutrients has led to the use of less qualified water and soil for food production. Most countries have been utilizing uncommon, marginal sources like sodic and saline soils, which exist in abundance there. For usability of saline-sodic lands, their undesirable physicochemical properties must be amended. Gypsum and organic materials are utilized as amendments to sodic soils. Gypsum is used for reclamation of sodic soils owing to its conservation of electrolyte concentration at the surface and improvement of soil physical properties. Being gradually decomposed, organic materials cause an increase in gypsum solubility and ameliorate sodic soil physicchemical properties. For this reason, this work aimed at an evaluation of the impact of organic materials at different C:N ratios, both on their own and accompanied by gypsum, on chemical properties and microbial respiration of a sodic soil.
    Materials And Methods
    A pot experiment including 27 treatments with three replications and a completely randomized block design was conducted in order to evaluate the impact of gypsum (0, 50 and 100℅ of gypsum requirement) both alone and accompanied by organic materials obtained from alfalfa plant residues, maize plant, date wastes and sawdust (1.5 and 3℅ organic carbon) on chemical properties and microbial respiration of a sodic soil. After the treatments were conducted, soil samples were incubated in the field capacity moisture at an appropriate temperature for two months; afterwards, soil sample was prepared from the experimental pots and soil chemical properties were measured before and after leaching. For leaching, water thickness was equivalent to the thickness of the leached layer of the soil. Furthermore, microbial respiration was measured immediately after the treatments were imposed.
    Results
    According the results from this study, before leaching, treatment of gypsum at 100% gypsum requirement accompanied by 3℅ organic carbon from date source exerted a maximum effect, increasing the electrical conductivity and reducing the soil pH. Also, after leaching, a reduction occurred in the soil pH and electrical conductivity in all treatments. Maximum decrease in sodium absorption ratio (SAR) before leaching was obtained from the treatment of gypsum without organic materials, reducing the value of SAR from 29.12 in the control to 17.78. After leaching, the highest decrease in SAR was obtained with 3℅ organic carbon from date source accompanied by 100℅ gypsum requirement, the value of SAR decreased from 12.69 to 9.36. Maximum rate of microbial respiration (296.34 mg C) was obtained by consumption of 3℅ organic carbon taken from date wastes as the source without any application of gypsum. The lowest rate of microbial respiration arose from treatments without any application of organic carbon and sawdust.
    Conclusion
    According to our results, coexistence of organic materials and gypsum has a maximum effect on the amendment of the sodic soil, on the condition that leaching is carried out after addition of gypsum and organic materials and two-month soil incubation. This way, salinity level and sodium exchange rate in soil can be considerably diminished. When leaching is not carried out after soil incubation, organic materials cause a rise in the undesirable properties of the soil, e.g. SAR. The higher C:N ratio in date wastes makes them have a higher decomposition rate and a more pleasant effect on the amendment of the sodic soil, as compared to alfalfa residues; simultaneous consumption of date wastes and gypsum intensified sodic soil amendment
    Keywords: Leaching, Organic wastes, Sodic soil, Sodium absorption ratio
  • Shahrbanoo Abbasi *, Ali Akbar Nazari Samani Pages 43-62
    Background And Objectives
    Hydrological and environmental models have become important tools for natural resource and environmental management. However, these models require different input data (i.e., solar radiation, wind speed, maximum and minimum temperature, precipitation, soil water content, streamflow, and sediment concentration) at variable time intervals (e.g. daily, hourly) which are often limited. Many climate monitoring stations have very short periods of record and often carry missing data in the time series. Therefore, hydrological models often require generating synthetic climate data derived from short-term observations using different statistical distributions. The generators are widely used to produce long synthetic weather series with statistical characteristics corresponding to those of the historical records which tend to be relatively short or contain considerable amount of missing data. CLIGEN (CLImate GENerator) is a stochastic weather generator to simulate 10 meteorological variables, such as daily precipitation, storm duration, storm intensity, solar radiation, maximum and minimum daily temperature and wind velocity and direction. CLIGEN has primarily been used to provide climate input for WEPP model. The aim of this paper is to evaluate CLIGEN at Zidasht station in Alborz province of Iran.
    Materials And Methods
    Monthly values of requirement variable of CLIGEN were collected for variable relate to precipitation (mean liquid precipitation, probability of a wet day following a wet day, probability of a wet day following a dry day, mean maximum daily 30 minute liquid precipitation intensity, time to peak rainfall intensity in 12 class ) from 2002-2013 and for other variable (max. and min, temperature, solar radiation, dew point temperature, wind velocity and direction in 16 direction) from 2007- 2013 at Zidasht station. For calculation of time to peak intensity has used pattern of intensity of 165 storm. Finally, statistical test of t were conducted to compare the differences between observed weather data and each of the sets of CLIGEN generated weather data.
    Results
    The results showed no significant difference in the mean between observed and generated values for considered variables including yearly total precipitation, yearly number of rainy days, maximum and minimum temperature and CLIGN preserves the means quite well. Also, the efficiency of CLIGEN is well for generating of the monthly total precipitation.
    Conclusion
    Although the results of this study indicate the acceptable performance, but considering that this is the first study of its kind in iran, and also period of observation was somewhat short in this study, final confirmation of CLIGEN needs to further evaluations in various weather stations.
    Keywords: Weather generator, CLIGEN, Statistical test, Time to peak of precipitation, Zidasht
  • Mojtaba Cheraghizade, Ali Shahnazari * Pages 63-80
    Background And Objectives
    The accessible water resources would not be able to meet the different needs erelong. Inevitably this would cause to search for newer lands for irrigation. According to the water resources’ limitation and the necessity of using the pressurized irrigation systems to gain the optimum use of the available water resources, it would be necessary to determine suitable lands for agriculture and pressurized irrigation. The land suitability (LS) classification is defined as the determination and classification of specific land areas according to their suitability for the desire use. The parametric evaluation system (PES) makes it possible to have the best decision by ranking different effective factors on the goal parameter. By considering that the underlying management and proper planning and optimum use of resources requires accurate and detailed information of the area of interest, in this context, Geographical information system with the ability of spatial analysis capabilities, analyzing and integrating the map information, tables and reports, can play a great role in achieving the set goals.
    Materials And Methods
    At the current study the zonation of priority of applying drip irrigation systems (DIS) within Babol and Babolsar counties is done by parametric evaluation of some of soil physicochemical characteristics and water chemical characteristics by geographic information system (GIS). The soil characteristics were Texture (T), Depth (D), Slope (S), Acidity (pH), and Electrical Conductivity of soil saturation extract (ECe). The water characteristics were Chloride (Cl), Boron (B), Electrical Conductivity (EC), Sodium Adsorption Ratio (SAR) and Residual Sodium Carbonate (RSC). These data were obtain from Jahad e Keshavarzi (agriculture) organization of Mazandaran.
    Results
    The evaluation of the soil parametric index (SPI) indicated that the most area (approximately 90% of the total studied area (TSA)) is “suitable”. The most area for water parametric index (WPI) (approximately 75% of the total studied area) was “currently not suitable”. The evaluation of WPI’s sub-indexes indicated that the most limitation levels (severe and very severe levels) were related to residual sodium carbonate (RSC) index (approximately 90% of TSA). It was 9.4%, 8.5%, 0% and 0% for chlorine (Cl), electrical conductivity (EC), boron (B) and sodium adsorption ratio (SAR) sub-indexes respectively.
    Conclusion
    According to the results to apply DIS at the studied area, the prevention considerations (to prevent emitters from clogging due to high levels of RSC), like pickling would be necessary. In addition using drippers which have less sensibility to clogging is suggested, in order to preventing drippers clogging at very severe damage possibility locations.
    Keywords: Drip Irrigation, Decision making, Productivity, Geographic Information System (GIS), Water, Soil Quality
  • Saeed Delgarm * Pages 81-98
    The use of remote sensing data for land surface temperature estimation is regarded as a new method which significantly reduces costs of temperature estimation in classical method. For this purpose, for checking the land surface temperature in Kerman plain, 12 cloudless images from MODIS sensor in the summertime of 1392 and 10 split-window algorithm were used to estimate the land surface temperature. Also, to compare these split-window algorithms, the temperature in 5cm soil depth at satellite passing moment in 12 selected days was estimated by a digital thermometer and a handheld GPS device in the observed points. The results showed that MODIS sensor has the ability to detect heterogeneous surfaces and peaks and is good at Fractionation compliance reflective and thermal images. The model of Cole and Casillas (1978) with MARE of 4/762 and MBE of -0/075 has the highest accuracy among the other models. The Price model with MAE of 4/987 and MBE of 0/0817 is located on the second place with accuracy close to the Cole model. Bikroly model (1990) has the lowest accuracy among 10 algorithm, with MAE of 6/214 and MBE of 3/739. R2 of 0/8091 also shows the accuracy of Cole and Casillas (1978) algorithm between the results derived from ground conclusion and the temperature derived from satellite data. Then , thermal classification map of Kerman county plain were obtained by use of Support Vector Machine method which is a powerful tool in the Zoning.
    Keywords: split, window algorithm, MODIS sensor, Cole, Casillas, support vector machine, Kerman plain
  • Mohammad Darand* Pages 99-114
    It is clear to all that update precipitation data with adequate spatiotemporal resolution is step one for each research on precipitation. To doing this research Iran daily precipitation data with spatial resolution 0.25 degree extracted from Aphrodite data base during 1/1/1951 to 31/12/2007. One time spatial matrix in dimension 20818× 2491 has been created that located days on the rows and pixels on the columns. For each calendar days precipitation long term mean has been calculated and one new matrix in dimension 2491 × 366. By applying cluster analysis with Ward merging method regionalization of precipitation has been done. To detection optimum numbers of clusters, different inter groups variance quality control indices used. Amount of indices for different clusters have been calculated. The results show that regionalization of Iran precipitation into 8 regions is optimum. Amount of precipitation for each months of year in different regions calculated. Disperse of precipitation regions are corresponds with reality. It seems that Aphrodite precipitation data base has adequate accuracy to analysis of spatiotemporal precipitation on Iran.
    Keywords: Precipitation Regions, Aphrodite Data Base, Iran
  • Mehrnoosh Eghtedari *, Javad Bazafshan, Maryam Shafiei, Somaye Hejabi Pages 115-130
    Background And Objectives
    Drought is one of the most complex natural disasters in the world and it occurs whenever available water of a system wouldnt be enough for at least supplying one of the biological, economic and social requirements during a considerable period of time. Although there is not a universal definition of drought, drought can be defined in different disciplinary perspectives: meteorological drought, agricultural drought, hydrological drought and socioeconomic drought. Hydrological drought is defined as a significant decrease in the availability of water in all its forms such as streamflow, lake and reservoir level and groundwater level appearing in the land phase of the hydrological cycle. Hydrological droughts can have widespread impacts by reducing or eliminating water supplies, deteriorating water quality, restricting water for irrigation and causing crop failure, reducing power generation, disturbing riparian habitats, limiting recreation activities, and affecting a diversity of economic and social activities. The aim of this study is to assess and predict hydrological drought using SDI index and non-stationary Markov chain.
    Materials And Methods
    In this study, in order to determine hydrological drought state, for reference periods of 3, 6, 9 and 12 months in 4 hydrometric stations located on Kharkheh basin (Afarineh, Polchehr, Ghoorbaghestan and Polzal) over 1976-2009 (33 years), the Streamflow Drought Index (SDI) based on cumulative streamflow was used which is an index analogous to SPI. Four overlapping selected reference periods in each hydrological year are namely: October–December, October–March, October–June, and October–September (one complete hydrological year). Assuming that the underlying process possess the structure of a non-stationary Markov chain, after determining drought states, state transition probability was calculated in all reference periods and all stations.
    Results
    While the correlations between SDI and SPI indices were poor, correlations between SDI values in different reference periods indicated that hydrological drought state in whole year can be predicted by October-March SDI index with high reliability. Another conclusion can be drawn from the present study is to use precipitation data instead of streamflow's in order to predict hydrological drought at the stations with high correlation between SDI and SPI indices.
    Conclusion
    The main features of the methodology are using a simple index called Streamflow Drought Index or SDI that is used to characterize severity of the hydrological drought for overlapping periods of 3, 6, 9 and 12 months (reference periods) within each hydrological year, considering five drought states, generating the matrix of state transition frequency for a selected pair of reference periods under the hypothesis of a Markov chain for the underlying state process, possibility of drought severity prediction in longer cumulative reference period using severity drought in prior reference periods and using of rainfall data instead of streamflow's in order to predict hydrological drought at the stations with a high correlation between SDI and SPI.
    Keywords: Hydrological drought, SDI index, Markov Chain, Drought prediction, Karkheh basin
  • Rahim Kazemi *, Bagher Ghermezcheshmeh Pages 131-146
    Objectives and
    Background
    Extraction of the base flow index (BFI) has been one of the most important issues in hydrology and plays a key role in the optimal water resources management .Development of the base flow analysis from the hydrograph has a long-term history which date back to the theoretical and experimental research of Horton, (5). In this regard, numerous and useful literature review is presented to show progress, (14, 25, 27). Different methods of hydrograph separation were examined using correlation analysis by Nathan and McMahon (1990).they suggested a simple one parameter digital filter with 0.925 coefficients (18). Different graphical, digital and tracing methods were studied in the catchments of the lowlands of the Netherlands by Gonzalez et al (2009). Results showed that Eckhart algorithm is a good method in the lowlands (12). Literature review showed that In relation to the comparison of different base flow separation methods on the basis of different climates, enough research has not been done in the country. The aim of this study is investigation of different base flow separation methods using flow duration curve indices In order to select the most appropriate method.
    Materials And Methods
    In this research, the base flow and BFI were extracted using daily flows of twenty gauging station located in the Khazar region. Seven algorithms were selected, four based on recursive digital filter (One-parameter algorithm, Boughton two parameter algorithm, BFLOW algorithm, Chapman algorithm) and the others on simple smoothing (Local minimum, Fixed interval, Sliding interval).Filter coefficients selected in the range required for each method according to the best response to changes in the coefficients and using the graphical display of Hydro Office software. Flow duration curve of all the stations traced and their indices were extracted. Results were evaluated using different statistical methods (Mean absolute error, Standard deviation, and Standard error of estimate, Coefficient of determination and Correlation Matrix) with respect to flow duration indices. Since the parameters extracted from the flow duration curve is calculated using the measured and observational data and this index known as an indicator of the groundwater contribution to the steam flow. Therefore, as representative of the actual flow were used for comparison of hydrograph separation models.
    Results
    The results showed that the average annual of BFI, fluctuate between 0.56 and 0.91, which related to one parameter recursive digital filter and B-Flow algorithms. This value represents a high ground water contribution in stream flow in the study area. Correlation matrix between different set of BFI values and flow duration curve indices showed high value of coefficient of determination between B-Flow method and Q90/Q50 and the lowest were identified between Chapman and Fixed intervals. Comparison of Standard division of different methods showed that B-FLOW has the lowest standard deviation. In addition, this method has the highest correlation with the flow duration curve index. On the basis of these two criteria’s, B-Flow recursive digital filter compared to other, was diagnosed as a better option. According to the Mean absolute error, and Standard error of estimate, one parameter method had the best estimate.
    Conclusion
    The overall conclusion obtained using different statistical tests were found to yield suitable estimation of base flow index by one parameter algorithm because of low Mean absolute error, the lowest Standard error of estimate and 0.71 coefficient of determination with flow duration curve index. This method in the absence of tracing methods, were diagnosed as the most appropriate method in the study area.
    Keywords: BFI, Digital filter, Flow duration, Hydrograph Separation, Khazar basin?
  • Seyed Arman Hashemi Monfared*, Mohsen Dehghani Darmian, Bahareh Pirzadeh, Mehdi Azhdary Moghadamd Pages 147-162
    Background And Objectives
    According to the low rainfall and the water resources in the country, investigation of the pollution behavior in water is very important. To Study on this phenomena, advection-diffusion equation in one-dimensional flow is used. Analytical solution and numerical solution can be used to solve this equation. The residual of numerical methods are decreased using computer simulation in recent years. Some researcher investigated a higher order numerical scheme for scalar transport. The computational principles of a numerical scheme for the solution of the two-dimensional scalar transport equation were presented in their study. They evaluated their model applicability in several examples involving tracer releases in to channel flows.
    Some authors investigated on the modeling of solute transport using quick scheme. The scheme is shown to yield high accuracy in comparison with the more conventional second-order central-difference representation. A specified pollutant transport simulated in the river environments and compared with the numerical solutions. Hoffmann and Chiang as a part of their book entitled Computational Fluid Dynamics, discussed on the convergence constraints of the different numerical methods of pollution transport. He concluded that the maximum amount of this constraint is the state that the courant number is between 0 and 1. The objective of this research is to introduce the transport function that by maintaining positive characteristics of previous methods, modify existing divergence constraints.
    Materials And Methods
    In this paper a hypothetical case study in the real range is selected and is solved with different numerical solution like Lax, Fromm, Quick and etc. The analytical solution is chosen for the verification. The MAPLE software were used to do the computation of the new proposed advective transport function (Simple Exponential Function).
    Results
    The results showed that the Quick method is shown the best agreement with the analytical solution and also the numerical solutions converge only when the courant number is less than 1. This makes constraints for the solution, time and distance interval selection. A new Simple exponential function in one dimensional pollutant transport of shallow water is proposed to eliminate this constraint. The calculated values of this new proposed function is in good agreement with the analytical and Quick method and also the courant number can be increase to 2 with the application of this function.
    Conclusion
    The new advective transport function entitled simple exponential function that proposed and presented in this investigation, is a suitable function for pollutant transport. This new advective transport function is in good agreement with the analytical and Quick method and also the courant number can be increase to 2 with the application of this function.
    Keywords: Advection, Diffusion Equation, Numerical Methods, Analytical Method, Quick Method, Simple Exponential Function
  • Hamid Kardan Moghaddam*, Saman Javadi Pages 163-177
    Background And Objectives
    Groundwater is one of the main sources of drinking water supply, agriculture, So the management of underground water table is very important. The change quality of groundwater resources in arid areas due to the discharge of water and reduce recharge causes have shortage problems and environmental crisis for aquifers in Iran. Extreme groundwater extract has disturbed the balance of saltwater and freshwater, resulting in significant saltwater intrusion in many parts of the aquifer. The most important factors controlling seawater intrusion were found to be the following: Groundwater occurrence (aquifer type; unconfined, confined and leaky confined); Aquifer hydraulic conductivity; Depth to groundwater Level above the sea; Distance from the shore (distance inland perpendicular from shoreline); Impact of existing status of sea water intrusion in the area; and Thickness of the aquifer, which is being mapped. The acronym GALDIT is formed from the highlighted letters of the parameters for ease of reference. Therefore, sustainable development is necessary to the constant demand of groundwater. In recent years, environmental assessments of groundwater resources have resulted in development of models that help identify the vulnerable zones.
    Materials And Methods
    In this study, investigated vulnerability of Astaneh- Koochehsfahan aquifer which is coastal aquifer located in Sefidrood Basin and adjacent to the Caspian Sea by GALDIT index. GALDIT index a new index model developed for the study of the effects of salt water intrusion into coastal aquifers is caused by irregular discharge. In other words, the use of index in this area has negative effects on the groundwater aquifers indiscriminate harvesting of salt water and beach analyzed.
    Results
    Initial survey results indicate that the index of negative impact on the vulnerability of the region's coastal areas. To check the calibration of the vulnerability utilized the correlation between the concentration of TDS, nitrate, chloride and sodium and the statistical analysis, the parameters for TDS calibration using Analytical Hierarchy Process(AHP) Using Software Expert choice was selected. TDS feature selection with salt and minerals found in sea water, which can have a direct impact on the effectiveness of the measure coast more vulnerable.
    Conclusion
    Using the weight of the different components of the model output for the region was estimated optimal and The final model showed that close to the beach bar vulnerability of groundwater to contamination than other areas of the aquifer. The result of hierarchical analysis showed a significant parameter sensitive measure the distance from the sea, and after calibration model GALDIT index showed a 30 percent drop in the risk of intrusion of sea water is salty.
    Keywords: Vulnerability, GALDIT, Astaneh, Koochehsfahan aquifer, TDS, Analytical Hierarchy Process
  • Manouchehr Heidarpour, Mojtaba Khoshravesh*, Yekta Moshaveri Pages 179-193
    Due to limited water resources, there is too much emphasis on the efficient use of present water resources and the use of waste water and saline and brackish water for irrigation. Therefore, for having a successful agriculture, it is necessary to the process come under the control of salinity. Magnetized water can be used for reclamation of water and soil. In this study the soil moisture and soil salinity around the emitter at different stage of irrigation have been investigated. The treatments including two treatments of irrigation water (magnetized water and non-magnetized water) as main treatments and three level of salinity including well water, saline waters 5 and 10 dS/m were a minor factor. Field experiment was performed as split split plot in randomized complete block with three replications. The results showed that irrigation with magnetized water as compared to normal irrigation, soil moisture increased in different distances from the emitter. Also, irrigation with magnetized water caused reduction of 31 percent of soil electrical conductivity than normal irrigation. The magnetized irrigation saving water use and solved the soil salinity problem, recommended for use in agriculture.
    Keywords: Emitter, Magnetized water, Salinity, Soil moisture, Trickle irrigation
  • Yahya Koch*, Mohamadkazem Parsapur Pages 195-210
    Background And Objectives
    Knowdays, the increasing of greenhouse gases, especially carbon dioxide, methan and nitrous oxide, and also climate change phenomena is obvious for whole of peoples (17). Findings indicated that the changes of these gases are strongly effected by variability of soil carbon and nitrogen microbial indices (16). One of important approach for reduction of these gases and their effects is achievement to way for theirs storage and sequestration. About this, afforestation in bare lands is emphasized (31). Afforestation with different species (broad-leaved and needle-leaved) has various ecological effects (41). However, the role of afforestation regarding to reduction of climate change risks was not considered collectively through regulation of factors that control the most important greenhouse gases. In this way, Yadava (2012) pointed that the plantating of Acacia catechu and Dalbergia sisso increased significantly the soil microbial biomass compared with control plot, broad-leaved natural forest, after twenty six years (45). In addition, Wen, et al. (2014) in study on soil carbon and nitrogen microbial biomass, under Pinus massoniana pure and mixed stands, claimed that the soil microbial factors are sensitive to sepcies combination and stand age. Also, they found more values of carbon and nitrogen biomass imposed by pure stands (43). Present research was carried out for studying the effect of broad-leaved (alnus, ash, maple and oak) and needle-leaved (cupressus and pine) forest covers on variability of the controller parameters of the most important greenhouse gasess.
    Materials And Methods
    Soil sampls were excavated in ten points from 0-10 and 10-20 cm depths, resulting 20 samples, for each forest covers located in Wood and Paper Company of Mazandaran. Soil bulk density, texture, moisture, pH, organic carbon, total nitrogen and microbial indices (microbial respiration, carbon and nitrogen microbial biomass, metabolic quotient) were measured and calculated at the laboratory.
    Results
    The results are indicating significant differences of soil physico-chemical characters imposed by different land covers. Greater amounts of soil microbial respiration (1.16 mg/g), carbon (334.68 mg/kg) and nitrogen (11.19 mg/kg) microbial biomass, carbon to nitrogen microbial biomass ratio (11.99) and metabolic quotient (3.64 μg CO2-C mg-1 MBC day-1) were found in pine forest, whereas the higher values of nitrogen microbial biomass (38.33 mg/kg) was recorded in Alnus forest stand.
    Conclusion
    The findings of this study is indicating that the soil quality and health must be considered for selection of tree species in afforestation programs regarding to the reduction effect of climate changes with improving microbial indices.
    Keywords: forestation, carbon, nitrogen, biochemical indices
  • Mohammad Moazami *, Amin Zoratipour Pages 211-224
    Background And Objectives
    Flood spreading system (FSS) is one of a variety of methods for artificial aquifer recharge. The system's main problem is sedimentation on the FSS area, which reduces its effectiveness for aquifer recharge. In this regard, satellite image change detection technique is a proper method for accurate sediment distribution pattern diagnosis with the FSS. A relevant study has been conducted by Sarreshtehdari (2005), where classified images of 1987 and 2001 were compared and revealed a sediment distribution pattern and variations. In the present study, which was conducted on Jarmeh FSS in the north of Khuzestan Province, sedimentation area and distribution pattern in several periods was determined by satellite image change detection technique.
    Materials And Methods
    The changes were detected for three periods: 1999 (FSS construction year) to 2000, 2000 to 2006 and 2006 to 2013. Change detection follows three main steps: 1- Data pre-processing including geometry and radiometry corrections 2- Selection of change detection method 3- Results accuracy assessment. In the data pre-processing step, image to image method was used for geometry correction and Dark Object Subtraction method was used for radiometry correction. Post-Classification comparison algorithm, change detection statistics method was selected for the present study. The method is capable of preparing a complete change matrix with details. Some indices including overall accuracy, Omission, Commission and kappa coefficient extracted from error matrix, were used to assess the accuracy of results. Maximum likelihood algorithm was selected and used for image classification. Also, Optimum Index Factor (OIF) was used to improve image color composite selection, for the preparation of training samples.
    Results
    Based on the FSS area properties, three regions including sediments, disturbed and undisturbed terrains were separated on the FSS and the images were classified accordingly. Classification overall accuracy for 2000, 2006 and 2013 images was 78, 85 and 83%, respectively. The results of post-classification comparison algorithm by change detection statistics showed that, in the 2000 to 2006 period, sediment area increased from 8.5 to 27.5 ha. In 2006 to 2013, due to drought and the spread of flood on the FSS, the sediment area increased a little and reached 29.5 ha.
    Conclusion
    The results showed that, the sediment area was well extended in the first period. Proper amounts of precipitation and flooding on the one hand and no sediment initial surfaces on the other hand resulted in a good change detection. However, in the second period, the sediment area slightly decreased. Such a result is logically unexpected but drought in recent years and no flooding especially on the middle area of FSS, result in old sediment surfaces with different reflection properties. In this case, the classification algorithm was unable to enhance the entire sedimentation area. Hence, not only is there no reduction in sedimentation area, but the area slightly increased in the upper FSS for the second period.
    Keywords: sedimentation, flood spreading system, change detection, Landsat, Khuzestan
  • Sina Besharat*, Soudabe Mollaee Tavani Pages 225-238
    Drip irrigation system is one of the most effective strategies to increase productivity and optimal use of available water resources. In the subsurface irrigation distribution water in the soil and decreasing evaporation and water use. Realizing the full potential of drip irrigation technology requires optimizing the available parameters, such as the frequency, rate, and duration of water application. Numerical simulation is a fast and inexpensive approach to studying optimal management practices. Unfortunately, little work has been done to investigate the accuracy of numerical simulations. In this context, numerical models, fast and cheap, to study the operation of irrigation systems and optimizing their management parameters are considered. In the design of subsurface drip irrigation systems, the dimensions of the wetted onion determine the installation depth and set of system. Several models have been developed to simulation soil moisture patterns and the wetting front using hydraulic parameters, discharge and application time.The purpose of this study was to measure soil moisture profiles of surface and subsurface drip irrigation and compare with simulation results using HYDRUS-2D software. In this study, an experiment to study soil moisture profiles, surface and subsurface drip irrigation treatments was performed in the field of Urmia University. T-Tape pipes with discharge of 4 liters per hour at intervals of one meter was installed and the surface and subsurface measurements were performed. Tubes in subsurface drip irrigation was installed at 0.2 meter deep. Water content was measured by WET sensor in both irrigation systems. Water content measurement in two-dimensional depth and radius were recorded every 10 minutes. HYDRUS-2D software simulation in this study was compared with the measured results. The results of the simulation of soil moisture profiles using HYDRUS-2D software was in good agreement with the observed data (RMSE 0.01 till 0.14). Based on results, differences between the measured and simulated data (R2) in surface and subsurface trickle irrigation for 24 hours operation were respectively 0.811 and 0.906. By using three estimation ROSETTA model, hydraulic parameters was evaluated. Based on the obtained error values observed error rate in the two models, Full ROSETTA and ROSETTA Lite negligible and only in some depths Full ROSETTA model error is less than ROSETTA Lite model. In general can be said on the basis of data Full ROSETTA good agreement with the results of the measurement. The results support the use of HYDRUS-2D as a tool for investigation and designing drip irrigation management practices.
    Keywords: Subsurface drip irrigation, water content profile, water flow in soil, simulation
  • Farzin Shahbazi *, Hosein Rezaei, Leila Alidokht, Saber Heidari, Zahra Kazemi, Seyed Mohammad Mahdavi Pages 239-251
    Background And Objectives
    Soil surveying and mapping emphasize in various aims at different soil science aspects for applicants. Paying attention for scale and reconciliation of estimated with real data should be considered in all studies related to remote sensing and soil spatial variability. Although estimating of spatial variability of various soil parameters and soil surveying were studied many times, unfortunately the map accuracy and efficiency were not assessed in many cases. Salinization is one of the most important problems in arid and semi-arid regions. Therefore, it is essential to be studied the spatial variability of soil salinity in east Azerbaijan province because of its climatic condition. As well as easy readily of salinity measuring, it was used to assess the map efficiency.
    Materials And Methods
    This study was carried out in the part of Karkaj Agriculture Research Station belongs to the university of Tabriz in an area of about 4.2 ha. Sampling density is one of the parameters which influences not only on observation accuracy but also on map efficiency. Accordingly, two kinds of high and low sampling density including grids of 25 m and 50 m were designated, respectively. The numbers of 106 samples were taken at surface soil which its salinity was then measured in the laboratory. Statistical analysis, mean comparison, F-test and t-test performed by using MSTATC software.GS software was also used for Geostatistical analysis. Two methods of Jacknife and direct evaluating were applied for validity of models in order to testing maps accuracy. Soil salinity maps created with integrating the kriging geostatistics procedure and GIS. The map efficiency is being evaluated using four aspects: (1) map scale and texture, (2) map legend, (3) base map quality, and (4) ground truth, as well as may be interpreted by average size delineation, density of delineation, index of maximum reduction, effective scale number, maximum location accuracy and minimum legible delineation. Therefore, above indices were determined for two created maps according to sampling density.
    Results
    The results revealed that the provided map at low sampling density is closed to the optimum condition compared with high sampling density. In despite of various number of polygons in both soil salinity maps, statistical analysis showed that there is no significant differences (p
    Conclusion
    It can be finally reported that reducing the number of soil samples may not decrease the optimum density of delineations nor has distinct impact on soil salinity map. Thus, to exploit more number of samples is not economic in all cases. On the other hand, using low density maps can be recommended to save money and time.
    Keywords: Geostatistic, Karkaj, Sampling density, Soil salinity, Map efficiency
  • Peyman Mahmudi * Pages 253-265
    Providing safe drinking water and sanitation to the million people in arid and semiarid regions of the world is particular importance. In order to examine the feasibility of water harvesting from air humidity (as a new technology) to provide water for the residents of South-East of Iran, at first the data of Chabahar station about vapor pressure, relative humidity and precipitation was received for a period of 20 years (1991-2010) from the Centre of Applied Meteorological Researches of Sistan and Baluchestan. These three parameters were used for the theoretical calculation of the amount of water harvesting from air humidity in the South East of Iran. The results of the theoretical calculation show that this region due to high relative humidity is susceptible of any water harvesting plan from air humidity. But for the practical calculations of the amount of water harvesting from air humidity, a screen collector with dimensions of 1×1 m was designed and implemented. The amount of water harvesting from this collector was daily monitored for a period of 365 days (from 23 September 2011 to 22 September 2012). The results of the observation showed that the maximum amount of water harvesting from air humidity in this region was related to June with 8.6 liters per square meter per day and the minimum amount of that was related to February 1/1 liter per square meter per day.
    Keywords: Chabahar, Water Harvesting, Screen Collector, Feasibility, Absoulute Humidity
  • Alireza Afzalian, Javad Ahadiyan* Pages 267-277
    Background And Objectives
    Piano Key weirs (PKW) used in spillway of dams and regulating structures in irrigation and drainage network because of increasing the discharge efficiency. In the present study, the effect of geometric shape of piers, where are placed under outlet keys, have been evaluated on hydraulic efficiency. These structures increase the water level and water storage volume in the reservoirs of dam. In the previous study physical model has been used to extract discharge coefficient of Piano key weirs without any research on pier shape. Also some dimensionless relationships have been derived for discharge coefficient.
    Materials And Methods
    To achieve these purposes two weirs built with the ratio of height to width of one cycle, P/Wu, 1.33 (Model 1) and 0.50 (Model 2). As a comparison to the hydraulic efficiency the different piers were constructed including of continues, Triangular, half cylindrical and without piers. However, eight models were made and the hydraulics experiments with various discharges were performed. Both of the free and submergence flow on the weirs could be considered with the variation of discharge. The Minimum and Maximum discharge in the all of experiments were 1 L/S and 130 L/S, respectively. The Weber Number as surface tension was controlled in the minimum of discharge. All of tests were performed at a flume with 0.8m width and 12 m length in physically and hydraulically models laboratory of Shahid Chamran University (SCU).
    Results
    Generally, the results of this study showed that hydraulic discharge efficiency in model 1 with P/Wu=1.33 is more than model 2 with P/Wu=0.5. So this condition is independent of piers shape. However, discharge of weir with triangular pier was more than the other states in the same heads of both models. In addition, analysis of experiments result in both models showed that head-discharge curve of weirs is linear trend which it does specify this structure have an appropriate regulating of upstream water level. The general discharge equation of weirs was used for hydraulic efficiency analysis. In this stage results showed that the hydraulic efficiency of triangular pier is more than other piers. In addition, the half cylindrical piers is placed at second rank and there are no significantly different between continues and without piers. The streamlines with smoothly trends become curved at the half cylindrical pier and friction head losses decreased. Hence, the maximum of measured discharge coefficients in models 1 and 2 are more than continues and without any piers, 15 and 17 percents, respectively.
    Conclusion
    Using the piers with various forms has a significant effect on the efficiency of the discharge Piano Key weirs. So that the maximum discharge coefficients are 0.61, 0.54, 0.48 and 0.46 for triangular, half cylindrical, continues and without piers at model 1, respectively. However, these coefficients obtained in the constant Ht/P (Ht is upstream head water and P is weir height) which was about 0.1.
    Keywords: Triangular pier, Continuous pier, Semi, Circular Pier, Piano key weir, outlet keys
  • Maryam Hosein Zadeh * Pages 279-289
    River flow forecasting in rivers, is one of the most important components of hydraulic and hydrological processes in water resource management. For various hydrological applications such as water and sediment budget analysis, operation and control of water resources projects, the accurate information about flow value in rivers is very important. For this reason hydrologists use historical data to establish a function relationship between water level and discharge which is known stage-discharge relation or rating curve (RC). With the recent advancements in artificial intelligence and soft computing in water resource studies, there is a choice of better techniques to modeling hydraulic and hydrological processes. This paper describes the use of the Group Method of Data Handling (GMDH) that is a self organization modeling approach base on data, for stage-discharge relationship modeling at Philadelphia station in Schuylkill River, USA. 12 Different input combinations including the previous stages and discharges with 2 kind of active function are used. The accuracy of model was evaluated using Root Mean Square Error (RMSE), Mean Percent Relative Error (MPRE) and Nash–Sutcliffe model efficiency coefficient (NASH). The values of statistical parameters RMSE, MPRE and NASH for the best model of stage- discharge relationship in this river in validation period are 15.8, 0.303 and 0.999 respectively.
    Keywords: Data driven methods, Stage, discharge relationship, modeling, ANN, GMDH
  • Forough Alizadeh Sanami *, Mohsen Masoudian, Mojtaba Saneie Pages 291-299
    Abstract: The present research investigate experimental the head loss of flow energy throw the semi cylindrical wire-gates. The effective parameters on the studied system in forms of dimensionless parameters obtained by using Buckingham’s theory. The experiments were conducted in a rectangular flume with the length of 8m, width of 0.282m and height of 0.3m in Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, using physical models with diameters 70, 120 and 160 mm in height of the opening between 0 until radius and differently discharging. The ratio of cylindrical structure diameter to channel width (D/B) was in the range of 0.25 to 0.57 and the Froude number was in range of 0.08 to 0.55. The results shows that in all angles which structure sets, dimension less parameter Hf/H cases curvature upstream and downstream with increasing Froude number and dimensionless parameter H/P increases, so that coefficient in both cases curvature upstream and downstream with increasing water depth upstream and dimension less parameter H/P Linearly decreases. Constant a (H/P) and Froude number, a dimensionless parameter Hf / H when the curvature is upstream semi cylindrical wire-gate due to the gradual contraction of flow lines and thus decrease the input is less than the curvature is downstream structure. Moreover, the result shows that in addition to the angle of semi cylindrical curvature to horizon line, structure diameter was affected on head loss amount.
    Keywords: less, semi cylindrical structures, hydraulics flow, wire, gate
  • Hojat Emami * Pages 301-310
    Introduction
    Topography is one of soil forming factors through the degree and aspect of slope affect on soil physical properties. The aspect of slope influences soil moisture, temperature and activity of micro organisms cause change soil organic matter in different soil aspects and therefore create different soil qualities. Different solpe degrees through transport of organic and clay particles down parts of the slope and changing bulk density affect the soil quality (15). In order to maximize utilization of agricultural lands and minimal environmental degradation and to prevent soil erosion, study soil quality is essential. The aim of this study was to evaluate soil quality in different degrees of both northern and southern slopes in catchment of Torogh dam, located south eastern of Mashhad.
    Materials And Methods
    To asses the soil quality, 40 soil samples were taken from 0-30 cm soil depth in both northern and southern slopes consist of less than 10%, 10-20%, 20-30% and more than 30% slope degrees in catchment of Torogh dam, located south eastern of Mashhad. 5 soil samples were collected from each slope degree and and properties such as soil organic matter content, bulk density, CaCO3, sodium adsorption ratio (SAR), mean weight diameter of aggregates, water dispersible clay and silt, sand, silt and clay percent, pH and soil structural stability index (SI ) were measured. The score of each property based on scoring functions and their weights were calculated by dividing the communality value of each property to total communality of all properties in JMP4 software. Then Soil quality index was calculated by multiplying the score and weight of the studied properties and sum of them.
    Results And Discussion
    According to the results of this research, The significant correlation between the percentage of organic matter, CaCO3, water dispersible clay and silt, silt and clay with soil quality index was positive and, that of soil quality index with mean weight diameter of aggregates and percentage of sand was negative (P
    Conclusion
    In this research, the effect of slope aspect on soil quality was more than degree, and different slope degrees had no significant effect on soil quality.
    Keywords: soil quality index, water dispersible clay, soil structural stability index
  • Alireza Masjedi *, Shyda Bayati Komeili Pages 311-318
    Every year a large number of flood in river breakwater spur dike when it is most needed there, and destruction. Local scour is one of the most important factors to destruction of spur dike. Increase in average speed leads to confusion and horseshoe vortices around the breakwater. Horseshoe vortex fundamental role in the process of scouring the breakwater head play. Riprap can be used as a method to control of scour around the spur dike. In this study, in order to investigation of diameter of riprap around the vertical-single spur dike, experiments were in a laboratory flume under 180 degree bend and R/B=4.7 (R= central radius of bend, B= flume width) made of Plexiglas. In this research, several experiments were by placing a single spur dike with semicircular tip made of Plexiglas along with a series of riprap. Experiments were by three different types of riprap with different density (1.7, 2.1, and 2.42), four different diameters (4.76, 9.52, 12.7 and 19.1) and four rates of discharge (17, 20, 23 and 27 L/S) under pure water condition. In each experiment, flow depth in terms of moving threshold and failure threshold measured and then the formulas were calculated by using data obtained. The results showed that the relative diameter of riprap increased with increasing Froude number in terms of moving threshold and failure threshold. The density of a fixed rate, with an increase in the threshold of the Froude number and the failure threshold value decreases stability. For a fixed rate, with an increase in the relative size of aggregates, a number of sustainability in both the threshold and failure are reduced and to increase the discharge, the instability and the failure to move riprap increases. Based on dimensional analysis, a relationship between the number of landing, the relative size and density of the stone aggregates and failure to move riprap in terms of simplicity and a high correlation was established that the relationship is based on the Froude number, relative size and density of riprap.
    Keywords: vertical spur dike, riprap, 180 degree bend, scour