فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال چهل و هفتم شماره 2 (پیاپی 25، امرداد و شهریور 1395)

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال چهل و هفتم شماره 2 (پیاپی 25، امرداد و شهریور 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/06/04
  • تعداد عناوین: 20
|
  • مقاله پژوهشی
  • عیسی ابراهیمی*، حسین بیات، سعیده صادقی، محمد جره، محمد زنگنه، محبوبه فلاح صفحات 217-228
    مدل ون گنوختن معروفترین و پرکاربردترین مدل منحنی نگهداشت آب خاک است. پارامترهای این مدل توسط تخمینگر های مختلف از جمله بافت خاک تخمین زده شده اند. اما تا کنون از خصوصیات منحنی تراکم جهت تخمین پارامترهای مدل ون گنوختن و نهایتا رطوبت خاک استفاده نشده است. منحنی تراکم یکی از خصوصیات مکانیکی خاک است و رابطه بین تنش- کرنش با مدول الاستیسته در خاک را نشان می دهد. دو منحنی نگهداشت آب خاک و منحنی تراکم دارای شباهت هایی هستند. اندازه گیری منحنی نگهداشت آب در خاک زمان بر و هزینه بر است در صورتی که اندازه گیری منحنی تراکم ارزان و سریع است. برای انجام این تحقیق 150 نمونه خاک از پنج استان ایران به صورت دست خورده و دست نخورده برداشت شد. نگهداشت آب در خاک در دوازده مکش اندازه گیری شد. منحنی تراکم با استفاده از دستگاه تک محوری به صورت نمونه محصور بدست آمد. در این طرح از شش سطح تخمینگر که شامل خصوصیات تراکمی و ضرایب معادلاتی هستند برای تخمین رطوبت خاک استفاده شد. استفاده از خصوصیات منحنی تراکم موجب بهبود تخمین منحنی نگهداشت آب خاک در هر دو مرحله اموزش و ازمون مدل گردید. سطوح دوم و ششم به ترتیب با تخمین گرهای تنش پیش تراکمی-شاخص تراکم- شاخص تورم و پارامترهای معادله تنش-پوکی ( به صورت غیر مستقیم)، علاوه بر خصوصیات پایه، نسبت به سایر سطوح دقت تخمین بالاتری داشتند (IRMS=0.092). علت برتری این تخمینگر ها را می توان همبستگی آن ها با ضرایب مدل ون گنوختن و مفهوم مکانیکی تخمینگر ها دانست. همچنین تشابه شکل دو منحنی با هم نیز یکی از علل تخمین مناسب رطوبت بود.
    کلیدواژگان: تنش پیش تراکمی، مدل، منحنی نگهداشت آب خاک، منحنی تراکم
  • غزاله ضیایی، فریبرز عباسی*، حسین بابازاده، فریدون کاوه صفحات 229-236
    شناخت فرآیند نفوذ آب در خاک برای طراحی ، افزایش راندمان آبیاری، کاهش تلفات آب و مدیریت بهینه مصرف آب ضروری است. هدف از این مطالعه، بررسی تغییرات زمانی ضرائب معادله نفوذ کوستیاکف-لوئیز به عنوان یکی از پرکاربردترین معادلات تجربی نفوذ آب در خاک است. در این مطالعه، 16 نوبت آبیاری متوالی طی یک فصل زراعی ذرت دانه ای در 8 آزمایش با استفاده از روش بیلان حجم تحلیل شد. آزمایش ها در مزرعه ای واقع در مشکین دشت کرج با بافت لومی و به روش آبیاری جویچه ای به طول 120 متر انجام شد. نتایج نشان داد به جزء در آبیاری اول، تغییرات زمانی معنی داری بین مقادیر متوسط و مقادیر ضرائب معادله نفوذ کوستیاکف-لوئیز در هر نوبت آبیاری در طول فصل زراعی وجود نداشت. به طوری که حداکثر خطای محتمل حدود 5% بدست آمد. پارامترهای نفوذ نسبت به تغییرات دبی حساس بوده و تاثیر دبی بر آن ها غیرخطی است. بررسی میزان تاثیر تغییرات دبی ورودی بر پارامترهای نفوذ نیازمند مطالعات تکمیلی است.
    کلیدواژگان: بیلان حجمی، ذرت، کوستیاکف، لوئیز
  • عباس ستوده نیا *، محدثه جعفری صفحات 237-245
    افت سطح آب زیرزمینی مشکلات زیادی را به همراه دارد که یکی از مهمترین این آن، پیشروی آب زیرزمینی شور به سمت اراضی بالادست در دشت ها است. همچنین، کاهش خروج املاح از طریق جریان آب زیرزمینی مشکل دیگری است که رخ خواهد داد. از راه های مقابله با این مشکلات، استفاده از زهکش حائل است. پژوهش پیشرو مربوط به طرح پایش و مدل سازی زهکش حائلی است که در حاشیه شوره زار مرکزی دشت قزوین و به منظور کنترل و جلوگیری از پیشروی شوری به سمت اراضی بالادست آن احداث شده است. برای پایش اثر این زهکش، تعداد 99 حلقه چاهک مشاهده ای در 9 مقطع عمود بر زهکش (A تا I) حفر شد. در هر مقطع، تعداد هفت چاهک در بالادست و به فواصل 10، 25، 50، 100، 250، 500 و 1000 متر و چهار چاهک در پایین دست و به فواصل 10، 25، 50 و 250 متری از خط زهکش حفر شد. هر ماه یک بار سطح آب این چاهک ها قرائت و یک نمونه آب از هریک تهیه شد. با انجام آنالیز شیمیایی این نمونه ها، تغییرات شیمیایی سفره آب زیرزمینی در اثر وجود زهکش مشخص شد. همچنین، شرایط منطقه تحت تاثیر زهکش با استفاده از بسته نرم افزاری Geostudio شبیه سازی شد. از مدل Seep/w یکی از مدل های این بسته نرم افزاری برای شبیه سازی شرایط هیدرولیکی منطقه استفاده شد. مدل عددی مورد استفاده با استفاده از مشاهدات مرداد ماه 89 در مقطع B واسنجی و سپس با آمار برداشت شده در چهار ماه بعد از آن صحت سنجی شد. مقادیر کارآیی مدل سازی و ضریب تبیین در مرحله واسنجی به ترتیب 91/0 و 97/0 بود. همچنین، کارآیی مدل سازی و ضریب تبیین در مرحله صحت سنجی به ترتیب بیش از 87/0 و 91/0 بود که بیانگر دقت بالای مدل در شبیه سازی سطح آب زیرزمینی است.
    کلیدواژگان: پیشروی آب شور زیرزمینی، Geostudio، هدایت هیدرولیکی
  • محمد کمانگر *، فیروزه قادری صفحات 247-258
    تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی نقش محوری در مدیریت پایدار این منابع دارد. دشت سرخون به دلیل خشک سالی و برداشت فزاینده دچار افت سطح ایستابی شده است. هدف از این پژوهش شناسایی عرصه های مناسب تغذیه مصنوعی و ارزیابی مدل آنتروپی شانون است. با توجه به مطالعات گذشته و شرایط منطقه، 9 عامل شیب، کیفیت آب، عمق آب، ضریب نفوذپذیری، ضخامت آبرفت، کاربری اراضی، قابلیت انتقال، ریخت شناسی و تراکم زهکشی انتخاب و با روش آنتروپی و مقایسه زوجی به ترتیب وزن هر معیار و کلاس های هر لایه محاسبه و ترکیب شدند، سپس نقشه نهایی در چهار کلاس پهنه بندی شد. نتایج نشان داد مناطق کاملا مناسب اغلب در واحدهای ریخت شناسی واریزه های بادبزنی در شمال دشت با شیب های کمتر از سه درصد قرار دارند که حدود 7/17 درصد از دشت را به خود اختصاص داده اند. ارزیابی نتایج با مقایسه طرح های اجرایی موفق در منطقه صورت گرفت که 78 درصد همپوشانی داشت برتری مدل مذکور را می توان در نظرگیری تاثیر عدم قطعیت بر وزن هر یک از معیارها دانست که می تواند دقت مدل خروجی را بالا ببرد.
    کلیدواژگان: منابع آب، پخش سیلاب، تراکم زهکشی، درون یابی، هرمزگان
  • مهدی بهشتی، حسینعلی علیخانی*، بابک متشرع زاده، لیلا محمدی صفحات 259-267
    به تازگی بیوچار به دلیل پتانسیل بهبود باروری خاک، غیر متحرک کردن آلودگی ها و همچنین یک روش مناسب برای ترسیب کربن در خاک مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، از کود گاوی در دماهای مختلف در طی فرآیند پیرولیز آهسته (300،400، 500، 600 و 700 درجه سانتی گراد) و در شرایط بدون اکسیژن بیوچار تهیه گردید و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن اندازه گیری شد. آزمایش های لازم به منظور بررسی اثر درجه حرارت پیرولیز بر بیوچار حاصله و تعیین بهترین دمای پیرولیز برای تبدیل کود گاوی به بیوچار برای استفاده در کشاورزی انجام گردید. نتایج نشان داد با افزایش تدریجی دما بین 300 تا 700 درجه سانتی گراد، عملکرد بیوچار، محتوای نیتروژن کل و کربن آلی کاهش یافت در حالی که pH، قابلیت هدایت الکتریکی، محتوای خاکستر و پایداری کربن افزایش نشان داد. همچنین عملکرد بین 36/44- 14/22 درصد از ماده خام و پایداری کربن آلی بین 36/72-63/35 درصد تغییر کرد. حداکثر مقدار تبدیل کربن آلی ماده خام به کربن آلی پایدار در بیوچار در 500 درجه سانتی گراد رخ داد. برای استفاده کشاورزی بیوچار کود گاوی حاصله در دمای 400 درجه سانتی گراد و برای ترسیب کربن بیوچار 500 درجه سانتی گراد پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: بیوچار، ترسیب کربن، عملکرد بیوچار، پایداری کربن
  • بهرام بختیاری عنایت*، آرش ملکیان، علی سلاجقه صفحات 269-279
    نحوه انتقال آلاینده ها به آب زیرزمینی از نظر موقعیت مکانی و سرعت انتقال آلاینده، متفاوت است که شناسایی این مناطق و مدیریت اصولی آن ها برای انواع کاربری ها، با توجه به حساسیت آن ها در انتقال آلودگی ضروری است. روش دراستیک از جمله روش های هم پوشانی تهیه نقشه حساسیت به آلودگی است که هفت پارامتر اصلی در انتقال آلودگی به سفره آب زیرزمینی و پخش آلودگی در آن دخالت داده می شود. با توجه به اثرات محلی پارامترهای مختلف ورودی مدل دراستیک، نیاز با اصلاح ضرایب و نوع داده های ورودی می باشد که با توجه به شرایط منطقه و مطالعات جامع و متعدد در دشت هشتگرد، اقدام به بررسی آسیب پذیری دشت به روش دراستیک اصلاح شده، رگرسیون لجستیک و تحلیل سلسله مراتبی - دراستیک گردید. علاوه بر پارامترهای ورودی روش دراستیک، کاربری اراضی نیز با توجه به نقش آن در تولید آلودگی و همچنین اثرات انسانی وارد محاسبات گردید. در قسمت غربی دشت یک آبخوان تحت فشار وجود دارد که اکثر تغذیه این آبخوان از قسمت های شمالی دشت می باشد و این قسمت در اعتباریابی خروجی مدل دراستیک با نیترات و همچنین مدل های ترکیبی به دلیل مغایرت با پیش فرض های مدل دراستیک حذف گردید. در اعتباریابی شاخص های آسیب پذیری، همبستگی اسپیرمن به ترتیب برای دراستیک معمولی، دراستیک اصلاح شده، رگرسیون لجستیک و تحلیل سلسله مراتبی دراستیک برابر 79/0، 84/0، 86/0 و 91/0 محاسبه گردید که روش تحلیل سلسله مراتبی دارای بالاترین ضریب همبستگی است.
    کلیدواژگان: آسیب پذیری آب زیرزمینی، دراستیک، رگرسیون لجستیک، تحلیل سلسله مراتبی
  • حسین بابازاده، حمزه علی علیزاده*، مهدی سرایی تبریزی صفحات 281-292
    در مناطق خشک و نیمه خشک علاوه بر کمیت آب، کیفیت آن هم محدودکننده توسعه محصولات کشاورزی می باشد. در چنین شرایطی گیاه به طور توامان تحت تاثیر تنش های آبی و شوری قرار می گیرد. مدل سازی واکنش گیاهان زراعی به تنش های هم زمان آبی و شوری می تواند به مدیریت بهره برداری از منابع آب محدود کشور کمک شایانی بنماید. هدف از این مطالعه مدل سازی پاسخ گیاهان زراعی به تنش توامان آبی و شوری می باشد. برای این منظور ابتدا مهم ترین توابع کاهش جذب آب با استفاده از داده های گلخانه ای ریحان در جنوب شرقی تهران در سال 1392 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی مدل ها نشان داد که در هیچ یک از مدل های ریاضی ارائه شده ارتباط بین پتانسیل ماتریک در رطوبت سهل الوصول (h3) و پتانسیل اسمزی ارائه نشده است. این در حالی است که با افزایش شوری پتانسیل کل آب (مجموع پتانسیل ماتریک و اسمزی) کاهش می یابد. در این مقاله با اصلاح نیاز تبخیری (بازوی h3) مدل مفهومی همایی و همکاران یک مدل ریاضی جدید برای بررسی واکنش گیاهان زراعی به تنش های هم زمان شوری و کم آبی ارائه شد. نتایج ارزیابی مدل با داده های مشاهده ای ریحان نشان داد که به استناد شاخص های آماری محاسبه شده، مدل ارائه شده قادر است واکنش گیاه به تنش شوری، کم آبی و تنش هم زمان شوری و کم آبی را با دقت بسیار مناسب (97/0=R2، 5/8% NRMSE= و 4/12%ME=) شبیه سازی نماید.
    کلیدواژگان: تنش همزمان، تابع کاهش جذب، بازوی h3
  • فرخ اسدزاده *، عباس صمدی صفحات 293-306
    بندهای اصلاحی به طور گسترده در پروژه های مهار فرسایش اراضی بالادست حوزه ها به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک مورد استفاده قرار گرفته اند. این سازه ها با به دام انداختن بار رسوبی جریان های سیلابی، مقدار رسوب ورودی به رودخانه های اصلی را مهار کرده و کاهش می دهند. رسوبات انباشته شده در پشت بندها با کاهش شیب آبراهه امکان استقرار گیاهان و آغاز عملیات بیولوژیکی کنترل فرسایش خاک را فراهم می آورند. ویژگی های فیزیکی و شیمیایی رسوبات انباشته شده در پشت بندها نقش مهمی در تعیین رفتار آن ها از جنبه های مختلف نظیر نگه داشت آب و نفوذ آن در خاک و نگه داشت عناصر غذایی و آلاینده ها ایفا می نماید. از این رو، هدف از این مطالعه، بررسی تحلیلی ویژگی های رسوبات تعدادی از بندهای اصلاحی متوالی بود. برای این منظور 4 آبراهه در دو منطقه از شهرستان ارومیه در شمال غرب ایران انتخاب شد. نتایج نشان داد که میانگین مقدار شن در نمونه های رسوب آبراهه ها بین 4/54 تا 4/88 درصد متغیر بوده و بافت نمونه های رسوب نیز اغلب شنی تا لوم شنی بوده است. به دلیل خروج ذرات ریز رسوبات از سیستم بندهای متوالی، رسوبات پشت بندها در مقایسه با خاک دامنه از نظر عناصر غذایی فقیرتر بوده و میانگین نسبت غنی شدن عناصر N، P و K در رسوبات به ترتیب برابر با 53/0، 66/0 و 6/0 به دست آمد. در بندهای نیمه پر به دلیل وقوع فرآیند ترسیب انتخابی، ویژگی های رسوبات در طول آبراهه به شکل منظم تغییر یافته و مقدار رس و عناصر غذایی در بندهای پایین دست بیش تر از بندهای بالادست بود. در مجموع بندها توانایی نگه داشت تمامی ذرات رسوب جریان های سیلابی را نداشته و بخش زیادی از ذرات با قطر کم تر از 2 میکرون به صورت بار معلق بندها را ترک می نمایند. تجزیه به مولفه های اصلی ویژگی های رسوبات شامل، pH، EC، ماده آلی، فسفر، نیتروژن، پتاسیم، رس، شن و سیلت نشان داد که مقدار شن و سیلت به همراه محتوای عناصر غذایی فسفر، نیتروژن و پتاسیم نقش مهمتری در تبیین ویژگی های رسوبات داشته و به عنوان ویژگی های کلیدی در تفکیک نمونه های رسوب بندها محسوب می شوند.
    کلیدواژگان: نسبت غنی شدن، توزیع اندازه رسوبات، مدل فردلاند، رسوبگذاری انتخابی
  • داود مشیرپناهی، سیدحامد معراجی*، عباس قاهری صفحات 307-317
    تعیین موقعیت هندسی سطح آب در پروژه ها و زمین های کشاورزی از دیرباز مورد توجه ویژه محققین و مهندسین بوده است. این امر معمولا با ساده سازی معادلات حاکم بر جریان در محیط متخلخل و حل تحلیلی آنها و یا با بکاربردن روش های عددی مانند تفاضلات محدود و حل معادله دیفرانسیل غیرخطی بوزینسک انجام شده است. در این تحقیق از روش عددی Differential Quadrature که در سایر زمینه های علمی مانند مکانیک جامدات توسعه یافته، جهت تعیین عمق سطح ایستابی بین دو کانال آبیاری موازی در یک آبخوان با کف ناتراوا (مسطح و شیبدار) در حضور و عدم حضور تغذیه سطحی بکار رفته است. سپس نتایج حاصل از آن با نتایج حل تحلیلی و حل عددی به روش تفاضالات محدود مقایسه شده که نتایج رضایت بخشی از این قیاس بدست آمده است. از مزایای این روش، تعداد به مراتب کمتر گره های شبکه بدون از دست دادن دقت مسئله و در نتیجه کاهش زمان محاسبات و هزینه می باشد.
    کلیدواژگان: معادله بوزینسک، مدلسازی عددی، سطح آب، DQM
  • خلیل قربانی*، مهرناز بذرافشان دریاسری، مهدی مفتاح هلقی، نوذر قهرمان صفحات 319-332
    افزایش گازهای گلخانه ای سبب شده تا آب و هوای کره زمین تحت تاثیر قرار گرفته و تغییراتی در پهنه های اقلیمی به وجود آورد. مطالعه حاضر با هدف بررسی این تغییرات در استان گلستان با تنوع اقلیمی زیاد، بر اساس شاخص طبقه بندی دمارتن گسترش یافته انجام شده است. بدین منظور از داده های بارش سالانه 60 ایستگاه و نیز دمای حداکثر و حداقل روزانه 22 ایستگاه هواشناسی در سطح استان طی دوره آماری 1982-2010 به عنوان داده های اقلیمی دوره پایه و مشاهداتی استفاده شد و نیز با استفاده از مولد دادهLARS-WG بر اساس خروجی مدل HADCM3، تحت سناریوهای مختلفA1B ،A2 وB1، داده های بارش و دما طی دوره های 2011-2040، 2041-2070 و 2071-2100 تولید شدند. برای هر کدام از این سری داده ها، میانگین درازمدت بارش سالانه، میانگین درازمدت دمای سالانه و میانگین حداقل های دما در سردترین ماه سال استخراج گردید و با آزمون کردن روش های مختلف درونیابی، بهترین روش استخراج و مبنای انجام درونیابی قرار گرفت. با بکارگیری روش دمارتن گسترش یافته، پهنه های اقلیمی هر یک از سری داده ها به تفکیک ترسیم شدند. طبق نتایج حاصله، روش کریجینگ نسبت به دیگر روش ها با خطای کمتری بارش را درون یابی می کند. از روش رگرسیون وزن دار جغرافیایی نیز برای پهنه بندی دما استفاده شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که تحت تاثیر پدیده تغییر اقلیم بارش و دما در استان گلستان افزایش می یابد اما مقدار آنها در دوره های مختلف متفاوت است بطوری که در دوره های آینده نزدیک (2040-2011) افزایش بارش بر دما برتری دارد و باعث مرطوب تر شدن اقلیم ها می شود ولی در دوره اقلیم آینده دور (2100-2071) افزایش دما اثر بیشتری دارد و باعث گرم و خشک تر شدن اقلیم ها می شود. از بین سناریوهای اقلیمی، سناریوی A2 شرایط به مراتب نامطلوبتری را برای استان گلستان تصویر نمود و بر اساس نتایج حاصله، اقلیم نیمه خشک گرم که تاکنون در استان وجود نداشته است در دوره اقلیمی آینده دور، این اقلیم در سناریوی A2برای 5 درصد مساحت استان پیش بینی می شود.
    کلیدواژگان: LARS، WG، HadCM3، دمارتن گسترش یافته، تغییر اقلیم، پهنه بندی اقلیمی
  • فاطمه آجیلی*، عبدالامیر بستانی، نجات پیرولی بیرانوند، داریوش طالعی، محمد بابااکبری صفحات 333-343
    در این تحقیق اثر متقابل آرسنیک و فسفر بر فسفر قابل دسترس خاک و غلظت فسفر در گیاه سویا بررسی شد. در این راستا آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار در گلدان های خاکی گلخانه پژوهشکده کشاورزی هسته ای در کرج اجرا گردید. عامل اول گیاه سویا با دو سطح (رقم L17 و لاین امید بخش)، عامل دوم آرسنیک با چهار سطح (mg.kg-1 0، 10، 50 و 100) و عامل سوم تیمار فسفر با سطوح mg.kg-1 0، 25، 50 و 100 بود. تیمارهای فسفر و آرسنیک خاک به ترتیب از طریق نمک های دی پتاسیم هیدروژن فسفات و دی سدیم هیدروژن آرسنات به خاک اضافه شد. بر اساس نتایج با افزایش آلودگی آرسنیک در خاک، فسفر قابل دسترس خاک افزایش یافت (05/0 ≥P). اگرچه mg.kg-1 10 آرسنیک در خاک درصد جوانه زنی را 4/6 درصد نسبت به شاهد افزایش داد (05/0 ≤P)؛ اما مقادیر بالای آرسنیک (mg.kg-150 و 100) سبب کاهش 11/16 و 68/76 درصدی جوانه زنی در مقایسه با شاهد شدند (01/0 ≥P). اثرات نامطلوب غلظت های mg.kg-150 و 100 آرسنیک در خاک سبب توقف رشد رویشی و در نهایت مرگ گیاهان در این سطوح آلودگی در اوایل مراحل رویشی گردید. مقدار mg.kg-110 آرسنیک در خاک منجر به کاهش 87/25 درصدی عملکرد اندام هوایی و افزایش 6/18 درصدی فسفر گیاه در مقایسه با شاهد شد (01/0 ≥P). نتایج نشان داد اثر آرسنیک بر افزایش غلظت فسفر گیاه با افزایش غلظت تیمار فسفر افزایش یافت (05/0 ≥P).
    کلیدواژگان: آلودگی، آرسنیک، فسفر، سویا، اثر رقابتی
  • فهیمه میرزایی ندوشن*، امید بزرگ حداد، مجید خیاط خلقی صفحات 345-354
    پایش کمی آب زیرزمینی، با هدف بررسی و تعیین عوامل موثر در رفتار آبخوان ها نقش به سزایی در مدیریت آب زیرزمینی هر منطقه دارد. بنابراین برای مطالعه تغییرات زمانی و مکانی سطح آب زیرزمینی، شبکه پایش کمی آب زیرزمینی مورد نیاز است. در تحقیق حاضر طراحی بهینه بلندمدت شبکه پایش سطح آب زیرزمینی به کمک روشی بر پایه بهینه سازی در آبخوان دشت اشتهارد انجام گرفته است. پایگاه داده مورد نیاز، به کمک درون یابی کریجینگ تهیه شده است. بهینه سازی شبکه چاه ها توسط نسخه دوم الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) با اهداف کمینه نمودن مقدار ریشه مربعات میانگین خطا (RMSE) و کمینه نمودن تعداد چاه ها اجرا شده است. در بخش شبیه سازی مسئله از درون یابی وزن دهی فاصله معکوس (IDW) برای مقادیر سطح آب زیرزمینی محاسباتی استفاده شد و با مقادیر مشاهداتی تهیه شده در پایگاه داده مقایسه شدند. نتیجه این تحقیق، ارائه یک جبهه پرتو با نمایش تعداد چاه در مقابل RMSE متناظر آن بود که می تواند دستورالعملی برای طراحی شبکه پایش کمی آب زیرزمینی باشد. به این صورت که با تعیین دقت لازم در داده های حاصل از شبکه پایش می توان تعداد چاه ها و موقعیت آن ها را در منطقه مطالعاتی مشخص نمود.
    کلیدواژگان: بهینه سازی دوهدفه، شبکه پایش سطح آب زیرزمینی، کریجینگ، IDW، NSGA، II
  • اسحاق انصاری*، محمد صدقی اصل، منصور پرویزی صفحات 355-362
    در این مقاله نیمرخ های جریان های زیرسطحی درون محیط های متخلخل درشت دانه با استفاده از یک مدل عددی شبیه سازی شده و سپس با داده های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته است. با استفاده از مدل عددی SEEP/W که مبتنی بر روش اجزای محدود می باشد، شبیه سازی عددی جریان صورت گرفته است. مدل آزمایشگاهی شامل یک محیط متخلخل درشت دانه به طول 4/6 متر، عرض 8/0 متر و ارتفاع 1 متر بوده و در مدل عددی نیز مصالح گوشه دار (تیزگوشه) شکسته به عنوان محیط های متخلخل تعریف گردید. برای حالت های مختلف دبی جریان و سه شیب افقی، 4 و 3/20 درصد مدل سازی اجرا و نیمرخ جریان و دبی جریان نشت یافته محاسبه گردیده و نتایج حاصله با نتایج حاصل از داده های آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج نشان داد که کاربرد مدل عددی SEEP/W در شبیه سازی جریان درون مصالح درشت دانه و سازه های سنگریزه ای همواره نتایج خوبی ارائه نمی کند و سبب کم برآوردی نیمرخ خط فریاتیک نسبت به نیمرخ مشاهداتی بخصوص در شیب های کم و همچنین مقدار دبی نشت یافته با توجه به شیب موردنظر وضعیت متفاوتی از خود نشان می دهد. با وجود این، نتایج نشان داد که مدل عددی در شیب تند به خوبی توانسته است نیمرخ جریان را شبیه سازی نماید.
    کلیدواژگان: محیط متخلخل، مدل عددی، مدل آزمایشگاهی، پروفیل جریان و دبی نشت
  • ابوالحسن فتح آبادی*، حامد روحانی، سید مرتضی سیدیان صفحات 363-375
    راهکار عملی جهت برآورد دبی سیل در حوضه های فاقد آمار، انتقال اطلاعات از حوضه دارای ایستگاه با استفاده از روش های آنالیز منطقه ای است. تاکنون روش های مختلفی برای این منظور ارائه شده که نیاز است تا در هر منطقه با توجه به داده های در دسترس و شرایط منطقه روش مناسب تعیین گردد. در این تحقیق اقدام به برآورد سیلاب در سه دوره بازگشت 10، 50 و 100 ساله در حوضه های فاقد آمار با استفاده از رویکرد مبتنی بر عمق داده در غالب رگرسیون چند متغیره وزن دار در رودخانه های البرز جنوبی گردید. در هر مرحله هر یک از ایستگاه ها به عنوان ایستگاه فاقد آمار در نظر گرفته شد و با استفاده از اطلاعات سایر ایستگاه ها مقادیر پارامترهای تابع وزنی توسط الگوریتم ژنتیک بهنیه و در نهایت با در نظر گرفتن شباهت هر یک از حوضه ها با حوضه مورد نظر مقادیر دبی در دوره بازگشت های مختلف برآورد گردید. در ادامه نتایج حاصل از رویکرد مبتنی بر عمق داده با دو روش رگرسیون چند متغیره و کریجینگ در فضای فیزیوگرافی مقایسه شد. نتایج نشان داد رویکرد مبتنی بر عمق داده از نظر تمام معیارهای ارزیابی عملکرد بهتری نسبت به دو روش رگرسیون چند متغیره و کریجینگ در فضای فیزیوگرافیکی داشت. همچنین روش کرجینگ در فضای فیزیوگرافیکی بهتر از رگرسیون چند متغیره توانسته مقادیر سیل را در حوضه فاقد آمار برآورد کند. مقادیر ضریب کارایی ناش_ساتکلیف در روش مبتنی بر عمق داده برای پیش بینی دبی با دوره بازگشت های (برای دوره بازگشت 10، 50 و 100 سال به ترتیب 64/0، 65/0 و 65/0 بدست آمدند) مختلف تقریبا مشابه است. در این روش نسبت خطا به مساحت در حوضه کوچک بیشتر از مقادیر آن در حوضه های بزرگتر بوده است.
    کلیدواژگان: عمق داده، کرجینک، آنالیز همبستگی کانونی
  • حدیث حاتمی، علیرضا کریمی*، امیر فتوت، امیر لکزیان صفحات 377-386
    این پژوهش با هدف مقایسه قابلیت دو عصاره گیر استات آمونیوم (NH4OAc) و تترا فنیل بوران سدیم (NaBPh4) در رها سازی پتاسیم از کانی های میکایی بیوتیت، فلوگوپیت و موسکویت انجام شد. در این راستا، رها سازی پتاسیم در کانی های مذکور در بازه زمانی 5 تا 11520 دقیقه توسط هر دو عصاره گیر انجام شد و سینتیک رهاسازی پتاسیم توسط رگرسیون غیرخطی معادلات شبه درجه دوم، تابع توانی، ایلوویچ و پخشیدگی پارابولیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که عصاره گیر NaBPh4 توانایی بیشتری در خروج پتاسیم از هر سه کانی میکایی دارا است. تترا فنیل بوران سدیم به ترتیب 15/56، 14/60 و 78/10 درصد از پتاسیم کل کانی های فلوگوپیت، بیوتیت و موسکویت را آزاد کرد در حالی که این مقادیر برای عصاره گیر NH4OAc به ترتیب 81/0، 84/0 و 62/0 درصد بود. روند رها سازی پتاسیم از کانی ها دارای دو فاز رها سازی سریع در مراحل اولیه و رها سازی با سرعت کمتر تا انتهای آزمایش بود. سرعت آزاد شدن پتاسیم در کانی های بیوتیت و فلوگوپیت توسط معادله تابع توانی به خوبی توصیف گردید (99/0-98/0=R2 و 43/2-20/1=SE ). علاوه بر معادله تابع توانی، معادله ایلوویچ نیز دارای برازش خوبی برای کانی فلوگوپیت بود (98/0=R2 و 23/2=SE). همچنین نتایج نشان داد که معادله پخشیدگی پارابولیک دارای بهترین برازش برای کانی موسکویت بود (87/0=R2 و 26/1=SE). بنابراین، می توان گفت که سرعت آزاد شدن پتاسیم به وسیله پخشیدگی از سطح کانی ها کنترل می شود.
    کلیدواژگان: بیوتیت، پتاسیم قابل دسترس، فلوگوپیت، معادلات سینتیکی، موسکویت
  • فاطمه سالاری، مهدی قربانی *، آرش ملکیان، هدایت فهمی صفحات 387-395
    افزایش تقاضا در منابع آب سبب به وجود آمدن چالش هایی در رابطه با افزایش تنش های آبی، تشدید درگیری و عدم مشارکت و همکاری در بین ذی نفعان مختلف گردیده است. لذا سنجش اجتماعی روابط ذی نفعان محلی بر اساس روش تحلیل شبکه ای، جهت شناخت چالش ها و فرصت های پیش روی برنامه ریزی و مدیریت پایدار منابع آب الزامی است. در این تحقیق سرمایه اجتماعی ذی نفعان محلی روستای سراب شاه حسین در حوضه آبخیز رزین کرمانشاه با استفاده از رویکرد تحلیل شبکه اجتماعی مورد سنجش قرارگرفته است. نتایج بیانگر سرمایه اجتماعی غنی بر اساس اعتماد و مشارکت بوده و انسجام و پایداری شبکه در برابر بحران ها و تنش ها بسیار قوی ارزیابی می شود. همچنین میزان بسیار زیاد اتحاد و همبستگی اجتماعی افراد در این روستا باعث خواهد شد که زمان و هزینه اجرای مدیریت مشارکتی منابع آب کاهش یابد. در واقع بر اساس بالا بودن میزان اعتماد، مشارکت، انسجام و سرمایه اجتماعی در بین افراد این روستا، انتظار می رود مدیریت مشارکتی موفق منابع آب عملیاتی گردد. می توان گفت بدون پایش اجتماعی روابط ذی نفعان محلی، امکان برنامه ریزی موفق مدیریت منابع آب وجود ندارد و روش تحلیل شبکه اجتماعی در دستیابی به مدیریت مشارکتی منابع آب در سطح محلی موثر است.
    کلیدواژگان: سرمایه اجتماعی، اعتماد، مشارکت، همبستگی اجتماعی، مدیریت پایدار منابع آب
  • سید محمد رسول موذنی، مریم نوابیان*، مهدی اسمعیلی ورکی صفحات 397-405
    به منظور ارزیابی عملکرد زهکش زیرزمینی، پژوهشی در مقیاس مدل فیزیکی در شرایط کشت دوم اراضی شالیزاری انجام شد. در مدل فیزیکی، زهکش ها در دو مخزن جداگانه در دو عمق 40 (D40) و 60 (D60) سانتی متر نصب و گیاه تریتیکاله بعد از برداشت برنج کشت شد. در زمان وقوع بارندگی از زه آب نمونه تهیه و پارامترهای EC، SAR، pH و TSS در آزمایشگاه اندازه گیری شد. همچنین سطح ایستابی توسط پیزومتر قرائت شد. نتایج نشان داد که با افزایش عمق نصب زهکش، مقدار EC افزایش و مقدار SAR کاهش یافت. روند تغییرات مقدار EC در طول دوره آزمایش کاهشی بود به طوری که در انتهای دوره EC زه آب دو زهکش D40 و D60 نسبت به ابتدای دوره به ترتیب 53 و 8 درصد کاهش داشت. مقادیر TSS نشان از عملکرد قابل قبول پوشش ژئوتکستایل در ایفای نقش پوششی خود داشت اما روند نوسانی آن تاثیرگذاری رفتار خاک مورد بررسی بر رفتار پوشش را نشان داد. نتایج نشان داد که زهکش نصب شده در عمق 40 سانتی متر در کنترل سطح ایستابی و جلوگیری از وقوع ماندابی موفق تر عمل نمود.
    کلیدواژگان: اثرات زیست محیطی، شاخص عملکرد زهکش، شوری، ضریب عکس العمل زهکشی، نسبت جذب سدیم
  • مهدی ملکی کاکلر، سیروس ابراهیمی*، فرخ اسدزاده، مهرداد امامی تبریزی صفحات 407-415
    فرسایش بادی یکی از عوامل اصلی در تخریب خاک و محیط زیست و همچنین آلودگی هوا در مناطق خشک و نیمه خشک است. با توجه به هزینه های زیاد استفاده از مالچ های نفتی و همچنین اثرات مخرب محیط زیستی این نوع مالچ ها، در تحقیق حاضر، اثر فرآیند ترسیب میکروبی کربنات کلسیم (MICP) به عنوان یک روش بیولوژیک سبز و سازگار با محیط زیست جهت کنترل فرسایش بادی و تثبیت شن های روان مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور با استفاده از یک دستگاه تونل باد، فرسایش نمونه های سیمانی شده بیولوژیکی در طیفی از سرعت های مختلف باد در دامنه ی 10 تا 55 کیلومتر بر ساعت در ارتفاع 10 سانتی متری از کف تونل شبیه سازی گردید. نتایج نشان داد که در تمامی سرعت های باد تیمار MICP در مقایسه با نمونه های شاهد کاهش معنی داری در مقدار فرسایش خاک ایجاد کرده است. با این حال تاثیر MICP در سرعت های بالا بسیار چشمگیر بود به طوری که شار تلفات خاک در تیمار شاهد و تیمار MICP در سرعت 55 کیلومتر در ساعت به ترتیب 240 در مقابل 13/2 کیلوگرم بر مترمربع بر ساعت بود. نتایج آزمایش مقاومت فروروی نشان داد که کاربرد MICP تا حدود 3 برابر سبب افزایش مقاومت فروروی لایه ی سطحی نمونه ها شده است که نشان دهنده تشکیل لایه مقاوم سطحی بر روی نمونه های سیمانی شده است. بررسی رسوبات کربنات کلسیم با استفاده از آنالیز XRD و SEM نیز نشان داد رسوبات کربنات کلسیم بیشتر به شکل کریستال های واتریت می باشد که به صورت یک پل ارتباطی سبب اتصال ذرات سست ماسه به یکدیگر شده و مقاومت آن ها را در مقابل تنش برشی باد افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: سیمان بیولوژیکی، MICP، کنترل فرسایش بادی، مقاومت فروروی
  • محمود بابالار*، علی رئیسی استبرق، جمال عبدالهی علی بیک، غلامعلی وکیلی صفحات 417-425
    در این پژوهش اثر حرارت و استفاده از دو نوع شوینده در پاکسازی یک خاک رسی آلوده شده به گازوئیل مورد بررسی قرار گرفت. یک خاک رسی طبیعی به صورت مصنوعی با درصدهای گوناگون گازوئیل (5% و 10%) آلوده گردید. سپس نمونه خاک آلوده شده در معرض حرارت های 50، 100 و 150 درجه سانتی گراد مورد پاکسازی قرارگرفت. علاوه بر آن پاکسازی به وسیله شوینده های Tween 80 و SDS هم صورت پذیرفت. آزمایش های فیزیکی و مکانیکی شامل حدود اتربرگ، دانه بندی، تراکم و مقاومت تک محوری روی نمونه هایی از خاک طبیعی آلوده شده و خاک پاکسازی شده، از دو روش پیش گفته انجام گردید. نتایج نشان داد که افزودن گازوئیل موجب تغییراتی در اندازه ذرات، حدود اتربرگ، تراکم و مقاومت خاک می گردد که این تغییرات تابعی از درصد گازوئیل است. علاوه بر این نتایج نشان داد که هر دو روش حرارتی و استفاده از شوینده در پاکسازی خاک به ویژه خاک حاوی 5% گازوئیل موثر می باشد لیکن عملکرد شوینده ها در پاکسازی خاک موثرتر است. با افزایش درصد آلاینده از 5% به 10% عملکرد هر دو روش به ویژه مواد شوینده کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: گازوئیل، خاک رس، پاکسازی، روش حرارتی، شستشو
  • عادل ریحانی تبار*، کمال خلخال، نصرت الله نجفی صفحات 427-437
    این تحقیق برای ارزیابی روش های عصاره گیری آهن قابل استفاده گیاه ذرت در خاک و اندازه گیری آهن فعال گیاه کشت شده در 21 نوع خاک آهکی سطحی از استان آذربایجان شرقی انجام گرفت. در یک آزمایش گلخانه ای در خاک های مورد مطالعه با سه تکرار گیاه ذرت (Zea mays L.) رقم سینگل کراس 704 کشت شد. پس از 60 روز شاخساره و ریشه ذرت برداشت شد. نتایج نشان داد که آهن عصاره گیری شده از خاک توسط روش های DTPA و AB-DTPA بالاترین ضریب همبستگی را با شاخص های رشد ذرت مانند وزن تر و خشک، غلظت آهن فعال در شاخساره، شاخص کلروفیل برگ ها، مقدار جذب آهن شاخساره و برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک ها داشتند. روش AB-DTPA به دلیل ضریب همبستگی بالاتر نسبت به روش DTPA و عصاره گیری هم زمان چندین عنصر، به عنوان عصاره گیر برتر انتخاب شد. به طور میانگین AC-EDTA کمترین مقدار و روش اگزالات آمونیوم سریع بیشترین مقدار آهن را از خاک استخراج کردند. برای اندازه گیری غلظت آهن فعال گیاه ذرت هر دو روش ارتوفنانترولین %5/1 و HCl یک نرمال مناسب تشخیص داده شدند. بین آهن فعال اندازه گیری شده توسط ارتوفنانترولین با آهن فعال اندازه گیری شده توسط HCl ضریب همبستگی خطی معنی دار مشاهده شد (**66/0 r =، 01/0p<)، اما روش ارتوفنانترولین به دلیل همبستگی نزدیک تر با شاخص های رشد گیاه و آهن قابل استفاده خاک عصاره گیری شده با روش های DTPA و AB-DTPA نسبت به روش HCl برتر شناخته شد
    کلیدواژگان: DTPA، AB، DTPA، ذرت، خاک های آهکی
|
  • Eisa Ebrahimi *, Saeedeh Sadeghi, Mohammad Jorreh, Mohammad Zanganeh, Mahbobeh Fallah Pages 217-228
    van Genuchten model is a well-known and most widely used model for the estimation of soil water retention curve. The parameters of this model have been estimated by different estimators such as soil texture. But so far the properties of compaction curve have not been used to estimate the parameters of van Genuchten model. Compaction curve is one of the soil mechanical properties and shows the relationship between the stress-strain with the elasticity modulus. Soil water retention and compaction curves have similarities. Measurement of soil water retention curve is time-consuming and costly while the measurement of compaction curve is cheap and needs less time. For this study, 150 soil samples (distributed and undistributed) were collected from five provinces of Iran. Soil water retention was measured at 12 suctions and the compaction curve was obtained using uniaxial apparatus in the confined sample. In this research, 6 levels of estimators including compaction characteristics and equations coefficients were used to estimate water content. In general, results showed that the use of compaction curve was useful to estimate the soil water retention curve. The second and sixth levels with the estimators of Pc-Cc-Cs and parameters of stress-strain model (indirectly), respectively along with basic soil properties had higher estimation accuracy compared to other estimator levels. The reason for the excellence of these estimators can be due to their correlation with van Genuchten model parameters and mechanical concept of estimators. Moreover, the similarity between the two curves was one of the reasons for the appropriate estimation of soil water retention curve.
    Keywords: Precompression Stress, Model, Soil Water Retention Curve, Compression Curve
  • Fariborz Abbasi * Pages 229-236
    Recognition of soil water infiltration process is essential for improving irrigation efficiency, decreasing water losses and management of surface runoff. The aim of this research was to evaluate temporal variation of the Kostiakove-Louise infiltration coefficient parameters during a corn growing season. In this research, 16 irrigation events for 8 large scale furrow experiments were analyzed by the volume balance method for evaluating the Kostiakove-Louise infiltration parameters. The length of the experimental furrows used for this study were 120 meters. The results indicated that temporal variation of the Kostiakove-Lewise parameters during the growing season were not meaningful and possible error was less than 5%.
    Keywords: corn, infiltration, Kostiakove, Louise, volume balance
  • Abbas Sotoodehnia *, Mohadese Jafarei Pages 237-245
    The groundwater level dropping has many problems. One of the most important problems is saline groundwater advancing in the upper area of the plains. Also, decreasing of saline effluent from the groundwater is another problem that occurs. The interceptor drain is a method for solving these problems. In this study, effect of Qazvin marshland interceptor drain is simulated. To monitor the effectiveness of these drains, wells of 99 loops were excavated in 9 sections perpendicular to the drain (A to I). Seven wells per section were excavated in the upstream at 10, 25, 50, 100, 250, 500 and 1000 meters distances from the drain and 4 wells in the downstream at 10, 25, 50 and 250 m. The wells water level was measured in once a month and a water sample was taken from each. Chemical analysis of the samples, and chemical changes in ground water drainage were determined. The condition of affected by drainage was simulated using the software package Geostudio. Model, the hydraulic conditions (model Seep/ w) is the model. The numerical model used in section B was calibrated using observations of August 2010 and the data were collected four months after it was verified. In the calibration phase, Values of modeling efficiency and coefficient of determination were 0.91 and 0.97, respectively. These values were 0.87 and 0.91 in validation phase, respectively. These values of validation show the good efficiency of the model in groundwater level prediction.
    Keywords: Saline groundwater advancing, Geostudio, Hydraulic conductivity
  • Mohammad Kamangar* Pages 247-258
    Artificial recharge of groundwater plays a pivotal role in the sustainable management of these resources. Sarkhoon plain in Hormozgan was carried out using geographic information system and combining it with the Shannon entropy and a pair-wise comparison test. For this purpose, 9 affecting elements of, water quality, water depth, permeability coefficient, thickness of alluvium, land use, transfer capability, land morphology and drainage density were selected and prepared. Then using entropy method and pair-wise comparisons, the weight of each standard and the classes of each layer were calculated. Next, the areas with constraint for flood spreading are removed and finally the entire area was divided and zoned into four classes using GIS analytical functions and Jencks algorithm. Results showed that drainage density factor weighing 0.211 is the most important factor for locating flood spreading in Sorkhun plain. Areas suited for flood spreading are frequently located at the morphological units of alluvial fan in the north part of the plain, with slopes of less than three percent, and allocated approximately 17.70% of the plain. Evaluate the results by comparing the successful implementation projects in the region was 78 percent overlap model can lead to weight each criterion in considering the impact of the uncertainty, Which can enhance the accuracy of the model output.
    Keywords: Water resources, Floodwater, drainage density, interpolation, Hormozgan province
  • Mehdi Beheshti, Hoseinali Alikhani * Pages 259-267
    Biochar has received great attention recently due to its potential to improve soil productivity and immobilize contaminants and is proper as a way of carbon sequestration in soil. In this study, biochar produced from cow manure by slow pyrolysis at different temperatures (300, 400, 500, 600, 700 ◦C) and their physicochemical properties were analysed. Experiments were conducted to examine the effect of pyrolysis temperature on the cow manure biochar and to identify the optimal pyrolysis temperature for converting cow manure to biochar with agricultural usage. The results showed that with an incremental increase in temperature from 300 to700 ◦C, biochar yield, total N content, and organic carbon (OC) decreased, while pH, EC, ash content, and OC stability increased. The yield and stable OC of biochar was observed between 22.14 to 44.36 % and 35.63 to 72.36 % respectively. To produce cow manure biochar of proper for agricultural applications and a carbon sequestration, temperatures 400 and 500 ◦C are recommended respectively.
    Keywords: Biochar, Carbon Sequestration, Biochar Yeild, Carbon Stability
  • Bahram Bakhtiare Enayat *, Arash Malekian, Ali Salajeghe Pages 269-279
    Parts of the Plain are different roles as pollutants velocity and reach into groundwater. Land assessment and their proper management for a variety of land uses, due to their susceptibility to transfer contaminations is essential. DRASTIC method as overlaying way has the seven influencing parameters for contamination susceptibility mapping. Due to local effects on DRASTIC model parameters, coefficients modify for the input data is required. . According to multiple studies in the Hashtgerd plain, to assess the aquifer vulnerability, modified DRASTIC method, logistic regression-DRASTIC and hierarchical analysis process DRASTIC was used. In addition to the DRASTIC input parameters, land uses were used in analysis considering its role in the production of contamination. The western part of the study area, there is an aquifer that charged from the eastern of the plain. DRASTIC model as output of the model validate with nitrates and eastern areas was excluded. In validating indicators of vulnerability, Spearman correlation, are calculated respectively 0.79, 0.84, 0.86 and 0.91 for DRASTIC, modified DRASTIC, logistic regression-DRASTIC and hierarchical analysis process –DRASTIC and Analytical Hierarchy Process has the highest correlation coefficient.
    Keywords: Groundwater Vulnerability, Drastic, Logistic Regression, Hierarchical Analysis Process
  • Hamzehali Alizadeh* Pages 281-292
    In arid and semi-arid regions in addition to water quality, water quantity also limits agricultural production development. In this situation, plant is put under simultaneous water and salinity stress conditions. Modeling agronomical plant response to simultaneous water and salinity stress can help operation management of the country's limited water resources. The objective of this study was to model agronomical plant response to simultaneous water and salinity stress. To do so, first the important water uptake reduction functions are investigated using basil greenhouse data. The results of these investigations indicated that there are no relationships between matric potential at readily available water (h3) and osmotic potential in any mathematical models. In this paper, a new mathematical model for investigating agronomical plant response to simultaneous water and salinity stress is given by modifying conceptual model of Homaee et al., at h3 arm (branch). The results of evaluating this new model using basil observed data, indicated that model is able to simulate plant response to salinity stress, water stress, and simultaneous water and salinity stress very accurately (RMSE=8.5% and R2=0.97).
    Keywords: Combined stress, Uptake reduction function, h3 arm
  • Farrokh Asadzadeh* Pages 293-306
    Check dams have been widely used in erosion control projects of upland areas especially in arid and semi arid regions. These structures control and reduce the amount of sediments entering main rivers by trapping the sediment load of floods. Trapped sediments by check dam systems reduce the slope of gully and provide ideal condition to starting biological measures of erosion control such as vegetation cover establishment. Physical and chemical properties of check dam sediments have major role in determining the different aspects of their behavior like water holding capacity, water infiltration rate, and controlling nutrient loss and pollutants transportation. This study aims to analyze physicochemical properties of sediments in some successive check dam systems. The study was carried out in four seasonal waterways from two different region of Urmia city, northwestern Iran. Results indicated that the average sand content of the sediments in waterways lies between 54.4 and 88.4 percent. Sediments samples with sandy and loamy sand texture were coarser than the original soils of the adjacent hillslopes. Sediments were poor in macronutrients in comparison with original soils and the enrichment ratio of the N, P, and K were 0.53, 0.66 and 0.60 respectively. In the partially filled check dam systems, as a result of selective sediment deposition, sediment characteristics change regularly and the amount of clay and macro nutrients were higher in the downstream dams than the upstream dams. Results indicated that the check dam systems are not able to trap all sediment sizes and the great amounts of particles smaller than 2 micrometer in diameter, passed through the system in the form of suspended load. Principle component analysis of sediment properties strongly suggested the importance of macronutrients with sand and silt content in characterization of sediment properties.
    Keywords: Enrichment ratio, Particle size distribution, Fredlund model, selective deposition
  • Davood Moshirpanahi, S.Hamed Meraji *, Abass Ghaheri Pages 307-317
    In many of agricultural land water table is raised because of seepage from canal and surface recharge. This raised is gradually caused some problem appear in land such as waterlogging and salinity, ultimately leading to land degradation. Therefore development of agriculture and economics in that region are endangered. It is necessary before problems appear engineers and researchers consider the variation of the groundwater table.In this article that problem has selected which shows an aquifer lied on a slopping impervious barrier which is discharged by a constant discharge from the surface and two canals with (L) horizontal distance. The initial water table is located horizontally h0 above the either horizontal or slopping bottom. After recharge and canal commencement, water table starts to rise. The rate of rising depends on the rate and duration of recharge and seepage from canal.
    In this article, application of DQM in discretization of governing equations for chosen case study and formulation of the problem is presented. For further comparison and find more reliable answer are used three method for discretization of governing equation:1-Explicit Scheme,2-Implicit Scheme,3-Semi Implicit Crank Nicholson Scheme.
    This investigation confirm that DQM has vast capability and simplicity to produce accurate results which is satisfactory compatible with Finite Difference numerical model as well as whit analytical solution while is highly efficient in time and low cost of running. The discretization scheme in this method does not establish large sets of simultaneous equation to be solved and is not sensitive to the number of grids in its mesh. There for with a very small number of grids comparing to a very large number of required grids in Finite Difference scheme produce very accurate results close to analytical solution results and create exactly the same results as Finite Difference scheme produce.
    Keywords: Boussinesq equation, Numerical modeling, DQM
  • Khalil Ghorbani *, Mehrnaz Bazrafshan Daryasary, Mehdi Meftah Halaghi Pages 319-332
    Increasing trend of greenhouse gasses in recent decades has affected weather and climatic zones across the globe. The aim of this study is to investigate the effect of climate change on climatic classes of Golestan province, Iran based on the extended de-Martone index. Rainfall data of 60 rain gauges and daily minimum/ maximum temperature data of 22 weather stations during period of 1982-2010 were used as baseline observations. Besides, HadCM3 model outputs were statistically downscaled using LARS-WG model under A1B ,A2 æB1scenarios to project rainfall and temperature data for three periods of 2011-2040,2041-2070 and 2071 to 2100.Generated time series of mean annual rainfall, mean temperature and minimum temperature of coldest month of the year were interpolated using Kriging method. Based on extended de-Martonne index, climatic zones were worked out and drawn using GIS tools. Results indicated that Kriging method interpolated rainfall data with less error comparing to other methods. According to the results both temperature and rainfall in the region would increase but the increase magnitude may vary in different periods, such that in near future (2011-20140) the rate of rainfall increase would be more than temperature which lead to more humid climates. This will be reverse during 2071-2100 in which drier years are expected. Among the chose scenarios, the A2 projects the worse conditions for the study region. Taking into account the temperature gradient, the Geographically Weighted Regression method is suitable for regionalization of temperature. Comparative examination of climatic zones of province under climate change scenarios showed that warm semi-arid climatic class which does not exist at present, would cover about 5 % of the province. in the last study period.i.e.2071-2100 under A2 scenario.
    Keywords: LARS, WG, HadCM3, extended de, Martone, Climate Change, climatic zones
  • Fateme Ajili *, Abdol Amir Bostani, Nejat Pir Vali, Darush Talei, Mohammad Babaakbari Pages 333-343
    This study aimed to investigate the effect of arsenic and phosphorus bioavailability of soil phosphorus and total phosphorus concentration in soybean for this purpose a factorial experiment in a completely randomized design with 3 factors and 3 replicates was conducted into the pots with soil media in the greenhouse of Agricultural Research. The factors were soybean with two levels (L17 native varieties and promising lines), arsenic with four levels (0, 10, 50 and 100 mg.kg-1) and phosphorus with four levels (0, 25, 50 and 100 mg.kg-1). Di potassium hydrogen phosphate and disodium hydrogen arsenate salts of phosphorus and arsenic in soil added. The results showed that by increasing in the concentration of arsenic in the phosphorus treatment, phosphorus bioavailability of soil increased (P≤0.05). 10 mg.kg-1 Arsenic in soil germination percentage increased to 6.4% compared to control (P≥0.05). High levels of arsenic (50 and 100 mg.kg-1) caused decrease (16.11 and 76.68 %, respectively) in the germination percentage in comparison to the control (P≤0.01). Adverse effects of concentrations of arsenic, which stop the growth and eventually death of the plant. Arsenic reduced shoot biomass and increased total phosphorus plant (P≤0.01). The results of interaction of phosphorus and arsenic showed that with increasing concentration of phosphorus in soil containing arsenic, total phosphorus concentration rose plant (P≤0.05).
    Keywords: Contamination, Arsenic, phosphoure, soybean, Competitive effect
  • Fahimeh Mirzaei, Nodoushan *, Omid Bozorg Haddad, Majid Khayyat Kholghi Pages 345-354
    Groundwater monitoring plays a significant role in groundwater management to control aquifer behavior. Thus, a groundwater monitoring network is required to control spatial and temporal fluctuations of groundwater characteristics. This study describes a new optimization method to design an optimum groundwater-level monitoring network and was implemented on Eshtehard aquifer. Database of the study was provided by kriging interpolation. Optimization of groundwater monitoring network was implemented by Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) with two objective functions of minimizing the root mean square error (RMSE) and minimizing the number of network wells which representing the cost of constructing, maintenance service and collecting data. Inverse Distance Weighting (IDW) was used to compute the groundwater-level in simulation part of optimization. The result of the study is a Pareto front showing the number of wells and corresponding RMSE which would be a guideline for groundwater monitoring network design. By selecting the required accuracy of the monitoring network data, the number of observation wells and their locations in the study area would be demonstrated.
    Keywords: Two, Objective Optimization, Groundwater, Level Monitoring Network, Kriging, IDW, NSGA, II
  • Eshagh Ansari *, Mansour Parvizi Pages 355-362
    In this paper, subsurface water profiles through coarse porous medium are investigated ýnumerically and then are compared with experimental data. Numerical simulations have been ýconducted using SEEP/W model which is based on the finite element method. Laboratory model of ýthe porous medium has 6.4m length, 0.8m width and 1m height. Crushed materials were used as ýporous media. Modeling scenarios were conducted for different values of flow discharges and ýthree bed slopes of 0, 4 and 20.3 % and then flow profiles and discharges were computed and ýcompared with those provided form experimental. The results indicated that application of ýSEEP/W model for simulating flow properties through coarse materials and rockfill structures do ýnot always present satisfactory outputs, wherein in most cases specifically in low slopes ýunderestimated subsurface water profiles ( seepage line) compared to observed profiles. Also ýcomputed flow discharge give a different behavior depend on bed slope and kind of materials. The ýresults of numerical model showed a good agreement in steep slope comparing to low slopes. ý
    Keywords: Porous Media, Numerical Model, Laboratory Model, Flow Profile, seepage discharge
  • Aboolhasan Fathabadi *, Hamed Roohani, Morteza Seyediyan Pages 363-375
    By using regionalization methods information from gauged sites transform to desired site. Up until now a variety of regionalization approaches have been proposed. In every site it is necessary to evaluate these methods and select the best method. It is of interest to understand how spatial weighted least square regression method based on depth function flood quantiles (SWLSR) compare with multivariate regression (MR) and Physiographical space-based kriging (PSK) methods. In each iteration desired station regarded as ungauged site then using genetic algorithm depth functions weights were optimized, finally (regarding) by taking account similarity between desired site and others sites flood quantiles corresponding to different return periods were estimated. By means of a leave-one-out cross-validation procedure, the performance of SWLSR was compared to MR and PSK methods for prediction of 10, 50 and 100 yr for 26 gauging station in the Southern Alborz. . The Result showed SWLSR approach yielded lower root-mean-square estimation errors and higher Nush Sutcliffe criteria thaneither the MR or the PSK approaches. PSK method estimated foold discharge in ungaged basin better than MR. In depth based approach Nush Sutcliffe criteria values for flood quintiles (Nash–Sutcliffe efficiency values for 10,50 and 100 yr floods were 0.64, 0.65 and 0.65 respectivly) three corresponding to different return periods were similar.In this method relative error to area in small catchment were biger than those obtained in big catchment.
    Keywords: data Depth, Kriging, Multivariate regression, canonical correlation analysis
  • Hadis Hatami, Alireza Karimi *, Amir Fotovat, Amir Lakzian Pages 377-386
    The objectives of this study were to compare the capability of ammonium acetate (NH4OAc) and sodium tetraphenylborate (NaBPh4) in the release of potassium from micaceous minerals including biotite, phlogopite and muscovite. Non-linear regression of pseudo second-order, power function, Elovich and parabolic diffusion equations models inspected to describe potassium release from those minerals in a period of 5 to 11520 minute. The results indicated that the amount of NaBPh4-extractable K was s higher than NH4OAc-extractable K. NaBPh4 extractant released 56.15, 60.14 and 10.78% of total potassium from phlogopite, biotite and muscovite respectively, while those values were 0.81, 0.84 and 0.62% for NH4OAc extractant. The results also showed that the potassium released from minerals in two different phases. The rapid phase occurred at the beginning of experiment and the second phase with lower rate release happened until to the end of experiment. Parabolic diffusion and exponential function equations reasonability described the potassium release from micaceous minerals very well according to R2 and SE indexes. Kinetics of potassium release from biotite and phlogopite minerals were described very well by power function equation (R2=0.98-0.99 and SE=1.20-2.43). The best-fitted kinetic models for the phlogopite (R2=0.98 and SE=2.23) and muscovite (R2=0.87 and SE=1.26) minerals were Elovich and parabolic diffusion equations respectively. Therefore, it may be concluded that the release of potassium is controlled by diffusion process from the surface of the studied minerals.
    Keywords: Available potassium, Biotite, Phlogopite, Kinetic equations, Muscovite
  • Mehdi Ghorbani *, Arash Malekian, Hedayat Fahmi Pages 387-395
    Increasing demand on water resources has led to the challenges related to increased water stress and exacerbate conflicts, disputes and lack of collaboration between the various stakeholders there. The social evaluation of local beneficiaries according to the method network analysis to identify the challenges and opportunities that advance planning and sustainable management of water resources is required. The social capital of local beneficiaries using social network analysis approach is examined in Sarab-e Shah Hossein Village of the Razin watershed located in Kermanshah province. The results indicate a high level of social capital based on trust and Participation relations and cohesion and stability of the network is very strong in against of tensions and crises are evaluated. Also the high degree of unity and Solidarity among the people will cause cost and time of implementation of cooperative water resources to be reduced. It can be argued that, based on high levels of trust, collaboration, cohesion and social capital among the people of the village, a successful water resources co-management is expected to be operating. Moreover, successful water resources in the local level is impossible without the social monitoring of stakeholders and this method is effective in achieving successful water resources co-management at the local level.
    Keywords: social capital, Trust, Collaboration, Social solidarity, Sustainable management of water resources
  • Maryam Navabiyan* Pages 397-405
    In order to evaluate the performance of subsurface drainage, a study at physical model scale in condition of second crop paddy fields was done. In the physical model, drains were installed in two depths 40 (D40) and 60 (D60) cm at two separate boxes and triticale was cultivated after rice harvest. In the time of rain, drainage sample parameters include EC, SAR, pH and TSS were measured in the laboratory. The water table was read by piezometer. The results showed that with increase in drainage depth, EC was increase and SAR value declined. Trend of EC was decreasing throughout the experiment, so that EC value at the end of experiment period for two drainages D40 and D60 decreased with a rate of 53% and 8% compared to the start of period. TSS values and trend throughout the experiment demonstrates the use of geotextile at the roles of its cover. It was found that the drainage installed at a depth of 40 cm can be more successful in the control of soil drainage and prevent waterlogging.
    Keywords: Environmental effect, drainage performance index, salinity, drainage response factor, sodium adsorption ratio
  • Mahdi Maleki, Kakelar, Sirous Ebrahimi * Pages 407-415
    Wind erosion is one of the main factors in soil and environment degradations and air pollution in arid and semi-arid areas. Existing methods of soil erosion control, including oil and chemical soil stabilizers, are too costly and they introduce toxic materials into the soil with significant environmental impact. Therefore, this research was conducted to determine the effectiveness of microbial induced calcite precipitation (MICP) as a biological and environmentally friendly method to improve the erosion resistance of loose sand dunes. For this purpose, the erosion of biocemented soil samples was measured experimentally in a wind tunnel under the wind velocities ranging from 10 to 55 kmh-1at a height of 10 cm above the tunnel floor. Results demonstrated that the weight loss of MICP-treated samples relative to the weight loss of control treatment was significantly decreased at all velocities. The effect of biological treatment on wind erosion control was even superior at the higher velocities. Erosion rate of MICP-treated samples was 2.13 against 240 kgm-2h-1 at the velocity of 55 km.h-1. The penetration resistance of the MICP-treated soil samples was observed up to three times higher than from control treatment, indicating a significant improvement of surface resistance in biologically treated samples. The result of SEM and XRD analysis shows that CaCO3 was mainly precipitated as vaterite crystals forming point-to-point contacts between the sand particles and improving surface resistance against wind shear velocity.
    Keywords: Biocement, MICP, Wind erosion control, Penetration resistance
  • Mahmoud Babalar *, Ali Raeesi Estabragh, Jamal Abdolahi Alibaik, Gholam Ali Vakili Pages 417-425
    In this work, remediation of a contaminated clay soil with gasoline was studied through experimental tests by thermal and washing methods. A natural clay soil was contaminated artificially by different percent of (5% and 10%) gasoline. The contaminated soil was remitted at different temperatures (50, 100 and 1500 C). In addition, washing method was conducted on contaminated samples by using two kinds of surfactants (SDS and Tween 80). Experimental tests were including gradation, Atterberg limits, compaction and uniaxial compression tests which were performed on samples of natural, contaminated and remediation soil. Experimental results showed that adding gasoline to natural soil cause changes in physical and mechanical properties of soil and these changes are functions of gasoline percent. The results also showed that both thermal and washing techniques are effective in remediation of soil particularly for soil contaminated with 5% gasoline but the effect of them, and particularly surfactants, is reduced by increasing the percent of gasoline.
    Keywords: Gasoline, Clay soil, Remediation, Thermal, Washing
  • Adel Reyhanitabar*, Kamal Khalkhali Pages 427-437
    This research was conducted to evaluation of extraction methods for determining the available iron (Fe) and active Fe in corn plant (Zea mays L.) at 21 calcareous surface soil samples in the East Azerbaijan province. In a greenhouse experiment, corn plant single cross 704 cultivar has been cultivated with 3 replications. After 60 days, the plant growth parameters were measured. According to the results, DTPA and AB-DTPA had the highest linear correlation coefficient with growth indices of corn such as active Fe concentration, chlorophyll index, Fe content, fresh weight and shoot dry weight as well as with some physical and chemical properties of soils. AB-DTPA due to a correlation coefficient greater than DTPA and simultaneous extraction of multiple nutrients was chosen as the best extractant. On the average, rapid ammonium oxalate and AC-EDTA extracted the maximum and minimum amounts of Fe, respectively. The both of 1.5% o-phenanthroline and 1N HCl methods were suitable for measuring corn active Fe concentration. Significant correlation (r=0.66 ,p
    Keywords: AB, DTPA, corn, calcareous soils, DTPA