فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال چهل و هفتم شماره 4 (1395)
  • سال چهل و هفتم شماره 4 (1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/10/25
  • تعداد عناوین: 20
|
  • مقاله پژوهشی
  • فرشید رمضانی*، بیژن نظری صفحات 649-656
    توسعه سیستم های نوین آبیاری به عنوان یکی از راه کارهای بهبود راندمان آبیاری، افزایش عملکرد گیاه و بهره وری آب کشاورزی مطرح است. بهره برداری از سیستم های آبیاری لزوما با آنچه در طراحی پیشنهاد می شود مطابقت ندارد. در این مطالعه، اثر شش چینش قرارگیری آبپاش که شامل چینش فاز طراحی و چینش هایی که بهره برداران استفاده می کنند می باشد، بر مولفه های مهم سیستم شامل؛ ضریب یکنواختی پخش کریستیانسن (CU)، یکنواختی توزیع (DU)، بازده واقعی آب در ربع پایین(AELQ)، توان مصرفی الکتروموتور(P) و راندمان پمپاژ، بررسی شد. نتایج نشان داد به دلیل بر هم خورن توزیع فشار در تیمارهای متفاوت با چینش پیشنهادی در فاز طراحی، راندمان آبیاری و ضریب یکنواختی (CU) کاهش قابل ملاحظه ای می یابد. نتایج نشان داد، در برخی از چینش های مرسوم در بهره برداری، راندمان پمپاژ از 72 درصد به 52 درصد کاهش یافته است. ضریب یکنواختی (CU) در چینش های مختلف آبپاش بین 6/78 تا 8/44 متفاوت بود. بهترین چینش، چینش پیشنهادی طراح، که آبپا ش ها متقارن و مطابق با طراحی هیدرولیکی سیستم است، بوده است. این مطالعه اهمیت آموزش بهره برداری صحیح از سیستم های آبیاری بارانی در راستای افزایش راندمان آبیاری، کاهش تلفات آب، افزایش عملکرد گیاهان و کاهش هزینه های انرژی را خاطر نشان می سازد. همچنین، طراحان سیستم های آبیاری باید ملاحظات بهره بردار و به ویژه سهولت بهره برداری از سیستم را در فاز طراحی مدنظر داشته باشند.
    کلیدواژگان: ضریب یکنواختی، راندمان آبیاری، راندمان پمپاژ، آموزش بهره برداری
  • سیدحمیدرضا صادقی*، محبوبه کیانی هرچگانی، حسین اسدی صفحات 657-664
    جدایش و انتقال پاشمانی ذرات خاک به وسیله اثر قطرات باران به عنوان شروع فرآیند فرسایش آبی محسوب می شود. در نتیجه پاشمان توزیع اندازه ذرات رسوبی ناشی از آن در مراحل دیگر فرآیند فرسایش بسیار مهم و تاثیرگذار ارزیابی شده است. حال آن که تغییرپذیری توزیع اندازه ذرات پاشمان در شرایط مختلف کم تر مورد توجه قرار گرفته است. لذا در تحقیق حاضر به بررسی اثر یک جانبه و متقابل شیب و شدت بارندگی در بالادست و پایین‎دست فنجان پاشمان به صورت جداگانه روی مولفه های توزیع اندازه ذرات رسوبی پاشمان شده با استفاده از آزمون تحلیل واریانس دو طرفه پرداخته شده است. هم چنین گروه بندی مولفه ها با استفاده از آزمون توکی در نرم افزارRStudio انجام شد. نتایج آزمون تحلیل واریانس دو طرفه نشان داد که شدت های مختلف بارندگی تاثیر معنی داری بر همه مولفه ها غیر از ذرات کوچک تر از 2 میکرون و چولگی ذرات رسوبی در بالادست فنجان پاشمان داشت. اما در پایین دست فنجان پاشمان همه مولفه ها غیر از D10، جورشدگی و کشیدگی ذرات رسوبی نسبت به شدت های مختلف بارندگی، شیب های مختلف و تعامل آن ها دارای اختلاف معنی دار (05/0≥P) بودند که نتایج آزمون توکی نیز بیان گر تاثیرپذیری بیش تر متغیرهای مذکور از شدت 90 میلی متر بر ساعت نسبت به 30 و 60 میلی متر بر ساعت بود.
    کلیدواژگان: شبیه ساز باران، مولفه‎های توزیع اندازه ذرات رسوب، نرم افزارRStudio
  • نادر پیرمرادیان*، مریم طاهرپرور، مجید وظیفه دوست صفحات 665-676
    داده های ماهواره ای لندست 7 ETM+ به طور گسترده ای در مطالعات پوشش گیاهی و توزیع مکانی ضریب گیاه در مقیاس منطقه ای و جهانی استفاده می شوند اما شکست تصحیح کننده خط اسکن (SLC) در سال 2003 تا حد زیادی سودمندی آن را کاهش داده است. علاوه بر این، شکست مذکور دائمی است و تلاش های متعاقب آن برای بازیابی تصحیح کننده خط اسکن ناموفق بوده، بنابراین راه لازم و عملی برای رسیدگی به این مشکل پر کردن پیکسل های فاقد داده در تصایر SLC-off است. اگرچه روش های پیشنهادی مختلفی برای پر کردن شکاف ها وجود دارد اما کیفیت تصاویر پر شده در مناطق ناهمگن هنوز هم برای بیشتر برنامه های کاربردی رضایت بخش نیست. این پژوهش به مقایسه دو روش زمین آماری و استفاده از داده های کمکی مودیس برای پر کردن شکاف ها در تصاویر SLC-off در تصویر لندست 7 ETM+ و با هدف برآورد مقادیر ضریب گیاهی گیاه برنج در بخش شرقی واحد عمرانی F1 از شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود پرداخته است. نتایج نشان داد که برآوردها در روش IDW با مقدار NRMSE برابر 09/6 درصد دارای بیشترین دقت بوده و روش های FGMAD و FAD به ترتیب با مقدار NRMSE برابر 75/14 و 97/14 در رتبه های بعدی از نظر دقت برآورد قرار می گیرند. روش FDCAD، کم ترین دقت را در برآوردها داشت.
    کلیدواژگان: سنجش از دور، زمین آمار، تبخیر، تعرق
  • محدثه امینی کلهرودی*، علی رئیسی استبرق، جمال عبدالهی صفحات 677-686
    در این کار تحقیقاتی خواص مکانیکی یک خاک رسی متورم شونده تحت تاثیر شرایط دمای ثابت و متغیر در چرخه های خشک و تر متوالی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های آزمایشگاهی با کیفیت های مایع منفذی مختلف آب مقطر ، محلول سدیم کلرید و کلسیم کلرید (با غلظت 250 گرم بر لیتر) به روش تراکم استاتیکی تهیه گردید. آزمایش های چرخه های خشک و تر روی نمونه های ساخته شده در دو دستگاه تحکیم اصلاح شده تحت تاثیر سربار ثابت 10 کیلوپاسکال انجام شد و درطول آزمایش تغییر شکل محوری اندازه گیری گردید. در یکی از دستگاه ها دما در چرخه های خشک و تر متوالی مقدار ثابت 45 درجه سانتی گراد و در دستگاه دیگر دمای چرخه های خشک 45 درجه و دمای چرخه های تر 25 درجه سانتی گراد اعمال گردید. نتایج نشان داد در هر یک از حالات برای تمامی نمونه ها پتانسیل تورمی تقریبا پس از طی 5 چرخه به تعادل می رسد. هم چنین مقایسه مقادیر پتانسیل تورمی نشان می دهد که کاهش پتانسیل تورمی در حالت تعادل نسبت به چرخه ای که بیشینه درصد تورم در آن اتفاق افتاده است برای نمونه ساخته شده با مایع منفذی مقطر در حالت دمای ثابت در مقایسه با نمونه های ساخته شده با مایع منفذی سدیم کلرید و کلسیم کلرید به ترتیب به میزان 25/4 % و 85/5 % بیشتر می باشد هم چنین در حالت دمای متغیر این کاهش به ترتیب 21/7 % و 9/8 % بیشتر می باشد. علاوه بر این مقایسه نتایج در حالت دمای ثابت و متغیر نشان می دهد که در حالت دمای ثابت پتانسیل تورمی نمونه ها با مایع منفذی سدیم کلرید و کلسیم کلرید در چرخه های اولیه بیشتر از حالت دمای متغیر است.
    کلیدواژگان: پتانسیل تورمی، دمای ثابت و متغیر، تحکیم اصلاح شده، سربار 10 کیلوپاسکال
  • فاطمه حیدری، بهرام ثقفیان، مجید دلاور* صفحات 687-699
    بسیاری از مسائل واقعی تخصیص بهینه منابع آب شامل اهداف متضادی هستند. در این تحقیق، الگوریتم ژنتیک NSGA-II، به منظور بهینه سازی بهره برداری تلفیقی چند هدفه از منابع آب و مدیریت بهینه عرضه و تقاضای آب در بخش کشاورزی توسعه یافته است. به منظور تخصیص بهینه منابع آب و زمین به محصولات غالب در واحد هیدرولوژیکی نجف آباد، دو مدل جایگزین برنامه ریزی ژنتیک و شبکه عصبی مصنوعی، با الگوریتم NSGA-II مرتبط شده اند. نتایج مدل بر اساس پارامتر های آماری خطا، کارایی مدل های جایگزین برای پیش بینی تراز آب زیرزمینی و غلظت کل جامدات محلول در تعدادی چاه های مشاهده ای نمونه را تایید می نمایند. با توجه به نتایج نهائی الگوریتم شبیه سازی-بهینه سازی، مقدار متوسط افت تراز آب زیرزمینی در شرایط بهینه نسبت به شرایط موجود (65/0 متر) به 18/0 متر محدود شده است. بعلاوه، بر اساس الگوی بهینه، متوسط ماهیانه غلظت املاح در منطقه از 1258 به 1229 میلی گرم بر لیتر کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی چند هدفه، تراز آب زیرزمینی، غلظت املاح
  • منوچهر فتحی مقدم *، سجاد کیانی، بابک لشکرآرا، ماهر عبیداوی صفحات 701-710
    امنیت و پایداری سد بایستی به ازای سیل عبوری از سرریز سدها تامین گردد. بنابراین انرژی جنبشی جریان عبوری از روی سرریز ها باید مستهلک گردد. یکی از سازه های مستهلک کننده ی انرژی در پایین دست سدها، حوضچه های استغراق می باشند. هدف از این تحقیق، بررسی فشارهای دینامیکی به وجود آمده از برخورد جت دایره ای غیرمستغرق به یک صفحه زبر با اندازه زبری 8/0 سانتی متر در زوایای برخورد 30، 60 و 90 درجه است. بنابراین، در این تحقیق از حسگرهای سنجش لحظه ای فشار با قابلیت ثبت و ذخیره فشارهای نوسانی استفاده گردید. نتایج حاصله نشان می دهد با افزایش ارتفاع ریزش، ضریب میانگین فشارهای دینامیکی کاهش و ضرایب حدی فشارهای دینامیکی افزایش می یابند. همچنین با کاهش زاویه ی برخورد جت با سطح برخورد، فشارهای دینامیکی کاهش می یابند و زبری نیز باعث افزایش فشارهای دینامیکی تا حدود 70% در محدوده ی برداشت های آزمایشگاهی گردید.
    کلیدواژگان: ارتفاع ریزش، حوضچه استغراق، عدد فرود، فشارهای دینامیکی حدی
  • فرزام حسن نژاد شریفی، امیر صمدی*، اصغر عزیزیان قطار صفحات 711-722
    با توجه به اهمیت برآورد مناسب ضریب زبری در مطالعات مهندسی رودخانه، در تحقیق حاضر به ارزیابی روش پردازش تصویر در تخمین ضریب زبری مانینگ لایه سطحی بستر رودخانه ها پرداخته شده است. ارزیابی روش مزبور در بازه ای 5/7 کیلومتری از رودخانه شلمان رود گیلان با کاربرد هم زمان روش های دانه بندی با الک و پردازش تصاویر دیجیتال صورت گرفته است. پردازش تصاویر تهیه شده از بستر رودخانه حاکی از آن است که این روش از دقت بسیار بالایی در برآورد اندازه ذرات رسوبی (ذرات دارای اندازه 50d و بزرگتر) برخوردار بوده و می تواند به منظور تخمین ضریب زبری مانینگ ذرات رسوبی بستر از طریق روابط تجربی موجود، مورد استفاده قرار گیرد. برای ارزیابی نتایج روش پردازش تصویر در تخمین ضرایب مانینگ، از شبیه سازی جریان یک بعدی ماندگار توسط مدل هیدرولیکی Hec-Ras استفاده گردید و مدل در قالب سناریوهای مختلف اجرا شد. درنهایت، مقایسه مشخصه های هیدرولیکی به دست آمده در مقاطع موردبررسی، نسبت به نتایج روش Cowan نشان داد که رابطه تجربی 90Bray-d با حداکثر اختلاف نسبی عرض سطح آب به میزان 7/13%، در برآورد ضرایب زبری مانینگ در سطح بستر رودخانه بهترین کارایی را خواهد داشت.
    کلیدواژگان: ذرات سطحی، پردازش تصاویر، ضریب زبری مانینگ، روش Cowan، Hec، Ras
  • یاسر حمدی احمد آباد*، عبدالمجید لیاقت، تیمور سهرابی، علی رسول زاده، امین لیاقت صفحات 723-729
    با ارزیابی سامانه های آبیاری بارانی اجرا شده می توان میزان موفقیت این سامانه ها را تعیین کرد و راه کارهای عملی برای بهبود بازده آبیاری این سامانه ها و پیشنهادها برای سامانه های آتی را ارائه نمود. هدف اصلی این مطالعه، بررسی وضعیت و عملکرد سامانه های عقربه ای اجراشده در منطقه مورد مطالعه بود. در این تحقیق 5 سامانه آبیاری عقربه ای (عقربه ای) در مزارع یونجه، ذرت و چغندرقند کشت و صنعت و دامپروری مغان شهرستان پارس آباد به عنوان نمونه انتخاب شد. هر سامانه در 3 آزمایش مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی شامل، میانگین ضریب یکنواختی، یکنواختی توزیع، بازده پتانسیل کاربرد آب در ربع پایین، بازده واقعی کاربرد آب در ربع پایین، تلفات بادبردگی و تبخیر در مزارع موردمطالعه به ترتیب 50/47، 40/60، 10/50، 10/50 و 32/5 درصد به دست آمد. تجزیه و تحلیل عوامل ارزیابی نشان داد که سامانه های عقربه ای موردمطالعه از کارایی مناسبی برخوردار نبودند. دلیل کارایی نامناسب، بیشتر مربوط به مسائل مدیریتی و اشکالات فنی سامانه ها بود که مورد توجه قرار نگرفته بود. مقادیر پایین AELQ و PELQ به علت ناسازگاری شرایط کارکرد و طراحی نامناسب سامانه بود که باید مورد توجه و بازبینی قرار گیرد.
    کلیدواژگان: ارزیابی عملکرد، ضریب یکنواختی، یکنواختی توزیع، بازده پتانسیل کاربرد آب، بازده واقعی کاربرد آب
  • حسین جعفری *، پیمان افراسیاب، معصومه دلبری صفحات 731-741
    کمبود منابع آب در کشور و بالا بودن تلفات آب در آبیاری سطحی لزوم توجه به روش آبیاری تحت فشار به خصوص آبیاری قطره ای با لوله های تیپ (به علت داشتن فشار کارکرد کم و هزینه های پایین تهیه لوله ها) و استفاده بهینه از منابع آبی برای کشت محصولات پرمصرف مثل ذرت را افزایش داده است. در این راستا پژوهش حاضر به منظور تعیین اثرات کاربرد مقادیر مختلف آب آبیاری، تراکم بوته و آرایش کاشت بر عملکرد، اجزاء عملکرد و کارایی مصرف آب ذرت دانه ای رقم سینگل کراس 700 (700KSC) با استفاده از سامانه آبیاری قطره ای نواری (tape)، در ایستگاه تحقیقاتی اسلام آباد غرب در دو سال متوالی (1390-1391) انجام گردید. این طرح در قالب طرح آزمایشی فاکتوریل اسپلیت بلوک که نوار عمودی، عامل آبیاری شامل چهار تیمار آبیاری 50، 75، 100 و 125 درصد تبخیر و تعرق گیاه ذرت، و نوار افقی، عامل های آرایش کاشت شامل دو آرایش کاشت یک و دو ردیفه و تراکم بوته شامل سه تراکم 65، 75 و 85 هزار بوته در هکتار به صورت فاکتوریل با سه تکرار به اجرا درآمد. نتایج نشان داد که مقدار آب آبیاری و تراکم کشت در سطح 1% و اثرات متقابل آنها در سطح 5 درصد اختلاف معنی دار بر کارایی مصرف آب ایجاد کردند. تیمار50درصد نیاز آبی ذرت با 8/0 کیلوگرم بر مترمکعب و تیمار 100درصد نیاز آبی ذرت با 25/1 کیلوگرم بر مترمکعب به ترتیب کمترین و بیشترین کارایی مصرف آب را دارا بودند. مقادیر مختلف آبیاری در سطح 1% در عملکرد اختلاف ایجاد نمود به طوری که تیمار 125 درصد تبخیر و تعرق گیاه ذرت، با 11320 کیلوگرم در هکتار بیشترین و تیمار 50 درصد تبخیر و تعرق گیاه ذرت، با 3442 کیلوگرم در هکتار کمترین عملکرد را به خود اختصاص داد. همچنین عملکرد تحت تاثیر تراکم و آرایش کاشت قرار گرفت و در سطح 1% با یکدیگر اختلاف معنی دار داشتند. به طوری که تراکم 65 هزار بوته و آرایش کاشت یک ردیفه به ترتیب با 6596 و 7894 کیلوگرم در هکتار کمترین و تراکم 75 هزار بوته و آرایش کاشت دو ردیفه به ترتیب با 8809 و 8195 کیلوگرم در هکتار بیشترین عملکرد داشتند. اثرات متقابل سطوح آبیاری و تراکم کشت در سطح یک درصد بر عملکرد ایجاد نمود اما اثرات متقابل سطوح آبیاری و آرایش کاشت و همچنین سطوح آبیاری، تراکم و آرایش کاشت، اثر سال و تکرار اختلاف معنی دار بر هیچ یک از عوامل ایجاد نکردند.
    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای نواری، تبخیر و تعرق، عمق آبیاری و تشت تبخیر
  • مسعوده عزیزآبادی، بهرام بختیاری*، کورش قادری، محسن رضاپور صفحات 743-754
    تغییر اقلیم تاثیرات متعددی بر مقدار بارش می گذارد و گرمایش نیز با شتاب بخشیدن به خشک شدن زمین، منجر به افزایش فراوانی و شدت خشکسالی ها می شود که این خود بر منحنی های سختی- مدت- فراوانی خشکسالی (SDF) موثر خواهد بود. هدف از این پژوهش، ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر منحنی های SDF در حوزه آبریز قره سو واقع در استان گلستان در دوره آتی می باشد. ابتدا متغیرهای بارش و دما با استفاده از سری زمانی میانگین حوزه طی سال های 2012-1983 و خروجی های مدل گردش عمومی جو CanESM2 تحت سه سناریو RCP 2.6، RCP 4.5 و RCP 8.5 و مدل ریزمقیاس نمایی آماری SDSM در دوره 2048-2019 برآورد شدند. پس از آن با استفاده از شاخص شناسایی خشکسالی (RDI) سه ماهه و رویکرد تابع مفصل و دوره بازگشت شرطی منحنی های SDF مربوط به حوزه در دوره پایه و آتی استخراج شدند. نتایج نشان داد که متغیرهای بارش و دمای ماهانه در حوزه، عموما در دوره آینده تحت سناریوهای مختلف به ترتیب کاهش و افزایش می یابد و در دوره پایه، دوره بازگشت یک رویداد خشکسالی با میزان سختی 10 و مدت برابر یا کمتر از 6 ماه، 5 سال می باشد. دوره بازگشت همین رویداد خشکسالی تحت سناریوهای RCP 2.6، RCP 4.5 و RCP 8.5 به ترتیب برابر 21، 17 و 4 سال می باشد.
    کلیدواژگان: استان گلستان، دوره بازگشت شرطی، SDSM، سختی، مدت، فراوانی خشکسالی
  • امین قاسمی*، محمدحسین امید، محسن نصرآبادی، علی رئیسی استبرق صفحات 755-764
    در این پژوهش، یک مطالعه آزمایشگاهی به منظور توسعه روابطی جدید و با دقت مناسب برای برآورد مشخصات پرش هیدرولیکی مستغرق انجام شده است. آزمایش ها در یک فلوم آزمایشگاهی با مقطع مستطیلی با طول 9 متر، عرض 5/0 متر و عمق 45/0 متر انجام شده است. این آزمایش ها در محدوده اعداد فرود بین 5/3 تا 5/11 و همچنین نسبت های استغراق های 1/0 تا 4 تنظیم شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، نیمرخ سطح آب در اعداد فرود و در نسبت استغراق های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین روابطی با دقت مناسب برای برآورد مشخصاتی همچون طول پرش مستغرق، عمق استغراق روی دریچه و همچنین افت انرژی نسبی توسعه یافته است. نتایج نشان داد که در یک عدد فرود معین، طول پرش هیدرولیکی مستغرق و افت انرژی نسبی پرش مستغرق به ترتیب بیشتر و کمتر از این مشخصات برای پرش هیدرولیکی آزاد است. به علاوه اینکه برای پرش مستغرق، در یک عدد فرود معین با افزایش نسبت استغراق، طول پرش و عمق استغراق روی دریچه افزایش و افت انرژی نسبی آن کاهش می یابد. در پایان نیز با انجام تحلیل حساسیت روابط توسعه یافته، میزان تاثیر پارامترهای حاکم بر تغییرات عمق استغراق روی دریچه و افت انرژی نسبی تعیین گردید.
    کلیدواژگان: پرش هیدرولیکی مستغرق، نیمرخ سطح آب، عمق استغراق روی دریچه، افت انرژی نسبی، تحلیل حساسیت
  • عاطفه آزادی فر*، امیر سلطانی محمدی، هادی معاضد، احمد فرخیان فیروزی صفحات 765-774
    افزایش استفاده از کودهای ازته به دلیل پویایی زیاد نیترات در خاک تهدیدی جدی برای آب های زیرزمینی و درنتیجه سلامت انسان است. هدف از این پژوهش بررسی مقادیر انتشارپذیری نیترات در خاک های ماسه ای درشت، متوسط و ریز در فواصل انتقال 20، 40 و 80 سانتی متری در شرایط آزمایشگاهی با مدل HYDRUS-1D می باشد. بدین منظور محلول نمک خالص نیترات پتاسیم به عنوان آلاینده پایدار تحت رژیم ماندگار با غلظت 160 میلی گرم بر لیتر به ستون های خاک اضافه شد، سپس به منظور استخراج پارامترهای موردنیاز برای رسم منحنی رخنه غلظت نیترات خروجی در حجم های تخلخل متفاوت اندازه گیری و منحنی رخنه برای هر ستون رسم گردید. نتایج نشان داد با افزایش اندازه ذرات خاک انتشارپذیری افزایش می یابد. همچنین با افزایش متوسط فاصله انتقال در ماسه درشت و متوسط، مقدار انتشارپذیری نیترات بیش تر شد. اما در ماسه ریز مقدار انتشارپذیری با افزایش فاصله انتقال کاهش یافت. مقادیر انتشارپذیری برای ماسه ریز از 50/30 تا 55/42 سانتی متر، ماسه متوسط 06/57 تا 51/68 سانتی متر و ماسه درشت 08/68 تا 26/97 سانتی متر، محاسبه شد. درصد متوسط خطای مدل (Er) در تخمین پارامتر ضریب انتشارپذیری برای خاک ماسه ای ریز کم تر و مقدار ضریب تعیین (R2) در آن نسبتا بیش تر از خاک های ماسه ای درشت و متوسط به دست آمد که به معنای پایین تر بودن روند کلی مقدار خطا و بالاتر بودن دقت در شبیه سازی انتقال نیترات در این مدل برای خاک ماسه ای ریز می باشد.
    کلیدواژگان: فاصله انتقال، منحنی رخنه، خاک ماسه ای همگن، انتقال آلاینده
  • جلیل کاکه*، منوچهر گرجی، علیرضا علی محمدی صفحات 775-784
    یکی از ابزارهای مفید برای بررسی وضعیت مدیریت خاک در کاربری های مختلف، ارزیابی کیفیت خاک است و استفاده از شاخص های کمی، یکی از مناسب ترین روش های تعیین و مقایسه کیفیت خاک ها می باشد. در این تحقیق شاخص ها و روش های انتخاب ویژگی های موثر برای ارزیابی کیفیت خاک در کاربری های مختلف مورد مقایسه قرار گرفتند. 17 ویژگی فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک در پنج کاربری باغ، مرتع، زراعت آبی، زراعت دیم و اراضی رها شده در سه کلاس شیب کمتر از 2، 7-5 و 11-9 درصد، در جنوب شرق قزوین به عنوان مجموعه کل داده های Total Data Set)) انتخاب شدند. سپس با استفاده از روش تجزیه مولفه های اصلی (Principle Component Analysis)، هفت ویژگی به عنوان دسته داده های حداقل (Minimum data set) انتخاب شدند. با استفاده از دو شاخص کیفیت تجمعی (Integrated quality index) و شاخص کیفیت نمرو (Nemero quality index) در این دو مجموعه داده، کیفیت خاک ارزیابی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که کاربری های باغ و مرتع به ترتیب بیشترین مقدار شاخص کیفیت تجمعی و شاخص کیفیت نمرو را در هر دو مجموعه داده به خود اختصاص می دهند اما کاربری های زراعت آبی، زراعت دیم و اراضی رها شده دارای کمترین کیفیت خاک هستند و تفاوت محسوسی با دو کاربری باغ و مرتع دارند. ضریب تبیین بین دو مجموعه داده برای شاخص کیفیت تجمعی و شاخص کیفیت نمرو به ترتیب برابر 95/0 و 88/0 است که بیانگر قابل اطمینان بودن استفاده از دسته داده های حداقل به جای مجموعه کل داده ها و همچنین کارائی بهتر شاخص کیفیت تجمعی برای ارزیابی کیفیت خاک منطقه مورد مطالعه است.
    کلیدواژگان: شاخص کیفیت تجمعی، شاخص کیفیت نمرو، مجموعه کل داده ها، دسته داده های حداقل، کاربری اراضی
  • مینا فیضی زاده *، عباس صمدی صفحات 785-795
    نظام تلفیقی تشخیص و توصیه می تواند به عنوان روشی موثر در تفسیر نتایج تجزیه گیاه در محصولات زراعی و باغی مورد استفاده قرار گیرد. برای تعیین ارقام مرجع این نظام در پیاز (Allium cepa L.) نمونه های برگ از 50 مزرعه جمع آوری و غلظت عناصر غذایی N، P، K، Ca، Mg، Fe، Mn، Zn، Cu و B تعیین شدند. با توجه به عملکرد محصول، مزارع به دو گروه با عملکرد زیاد و کم تقسیم شدند. ارقام نظام تلفیقی تشخیص و توصیه برای نسبت های مختلف عناصر غذایی تعیین و شاخص های نظام تلفیقی تشخیص و توصیه که در ارزیابی تعادل عناصر غذایی و اولویت بندی کمبود و بیش بود عناصر غذایی در گیاه مورد استفاده قرار می گیرند، محاسبه شدند. از لحاظ میانگین شاخص های این نظام، ترتیب نیاز غذایی برای عناصر پر مصرف به صورت Ca> K> P> Mg> N و برای عناصر کم مصرف Cu > Mn > B > Zn > Fe برای مزارع با عملکرد کم بدست آمد. دامنه کفایت غلظت عناصر غذایی پر مصرف و کم مصرف با استفاده از روش نظام تلفیقی تشخیص و توصیه تعیین گردید. دامنه کفایت برای غلظت عناصر غذایی پر مصرف N، P، K، Ca، Mg به ترتیب 68/3-9/2، 39/0-21/0، 4/6-7/3، 6/2-38/1 و 33/0-23/0 درصد و برای عناصر غذایی کم مصرف Fe، Zn، Mn، Cu و B به ترتیب 154-86، 32-9، 65-44، 18-9 و 35-23 میلی گرم بر کیلوگرم بودند. همچنین شاخص های تعادل تغذیه ای نظام تلفیقی تشخیص و توصیه در کلیه مزارع با عملکرد کم خیلی بیشتر از صفر بود.
    کلیدواژگان: تجزیه گیاه، دامنه کفایت، شاخص تعادل تغذیه ای
  • سیدحمیدرضا صادقی*، حسین خیرفام، مهدی همایی، بهروز زارعی دارکی صفحات 797-805
    ویژگی های تولید رواناب یکی از مهم ترین مولفه های هیدرولوژیکی و ، نمایان گر وضعیت سلامت آبخیزها می باشد. هم چنین نفوذ آب در خاک یکی از مولفه های خاکی مهم تعیین کننده تولید رواناب بوده که راه کارهای متعددی برای بهبود آن مورد استفاده و بررسی آزمایش قرار گرفته، ولی است. حال آن که نقش افزایش جمعیت ریزموجودات خاک زی با هدف بهبود مقدار نفوذ آب در خاک کمتر مورد توجه قرار گرفته است. لذا در پژوهش حاضر سعی شد تاثیر افزایش مصنوعی جمعیت باکتری های خاک به عنوان راه کاری کاملا زیستی و نوین در بهبود ویژگی های نفوذپذیری خاک مورد ارزیابی قرار گیرد. بر همین اساس، ضمن نمونه برداری از یک خاک حساس به فرسایش از منطقه مرزن آباد-کندلوس، باکتری های مفید خاک شامل گروه Bacillus subtilisوAzotobacter sp. جداسازی و به همراه ماده ی غذایی محرک B4 به صورت جداگانه و ترکیبی روی فلوم های کوچک فرسایشی تلقیح شدند. با گذشت 60 روز از تلقیح، مقدار نفوذ آب در خاک پس از شبیه سازی باران در شرایط آزمایشگاهی اندازه گیری شده و تجزیه و تحلیل های آماری صورت گرفت. نتایج نشان داد که تمام تیمارهای تلقیحی جداگانه باکتری های گروه Bacillus subtilis و Azotobacter sp.، ماده ی غذایی محرک B4 و ترکیبی باکتری ها با ماده ی غذایی محرک B4 در سطح اطمینان 99 درصد باعث افزایش نفوذ آب در خاک و طبعا کاهش حجم و ضریب رواناب نسبت به تیمار شاهد شدند. تیمارهای تلقیح جداگانه باکتری های گروه Bacillus subtilis و Azotobacter sp.، ماده غذایی B4 و ترکیبی آن ها به ترتیب منجر به افزایش 18، 10 و 21 درصدی نفوذ آب در خاک شدند. نتایج پژوهش فعلی ضمن تایید نقش غنی سازی جمعیت باکتریایی سطح خاک از طریق تلقیح و تحریک باکتری ها در افزایش نفوذ، نشان داد که تلقیح ترکیبی باکتری با ماده حمایتی محرک و غذایی بهترین عملکرد در افزایش نفوذ آب در خاک مورد مطالعه را داشت.
    کلیدواژگان: اصلاح کننده های زیستی، اکوهیدرولوژی، تخریب اراضی، حفاظت آب و خاک
  • علیرضا راهب، احمد حیدری*، شهلا محمودی صفحات 807-818
    مطالعات پیدایش و تکامل خاک مبتنی بر درک صحیح از فرآیندهای ژئوشیمیایی حاکم بر محیط های خاک سازی و نحوه تشکیل خاک ها می باشد. در این تحقیق ویژگی های فیزیکوشیمایی و ژئوشیمیایی خاک های تشکیل شده بر روی سنگ مادر بازالت در 6 خاکرخ منتخب در یک ردیف اقلیمی متشکل از سه اقلیم خشک (اشتهارد)، نیمه خشک (قزوین) و نیمه مرطوب (رودبار) مورد مطالعه قرار گرفت. غلظت کل برخی عناصر در تمام افق های خاک تعیین و با سنگ مادر مقایسه شد و نقش ترکیب ژئوشیمیایی سنگ مادر بر غلظت کل عناصر مذکور در خاک بررسی گردید. به علاوه، الگوهای غنی شدن-تهی شدن و آنالیز توازن جرم عناصر با استفاده از عنصر مرجعTi تعیین شد. عناصر مختلف الگوهای غنی شدن-تهی شدن متفاوتی را نشان دادند. در خاک های منطقه خشک، نقش ماده مادری و خصوصیات لیتوژنیک در غلظت عناصر نسبت به دو منطقه دیگر بیشتر است و غلظت عناصر موجود در خاک به دلیل هوادیدگی و آبشویی کمتر خاک ها به سنگ مادر نزدیک تر بود. درحالی که با حرکت به اقلیم های مرطوب تر، فرآیندهای خاک سازی شدت بیشتری پیدا کرده و الگوهای غنی شدن-تهی شدن عناصر روند متفاوتی نشان می دهند. توزیع برخی عناصر مانند منیزیم، کلسیم، آهن و مس بیشتر تحت تاثیر فرآیندهای خاک سازی و برخی عناصر دیگر مانند سدیم، آلومینیوم، سیلیس، فسفر، کلر، منگنز، مولیبدن، کادمیوم و سرب متاثر از مواد مادری هستند. به طور کلی بخشی از تفاوت مشاهده شده در تغییرات غلظت عناصر را می توان به ماهیت شیمیایی و قابلیت تحرک بالای برخی عناصر، و بخش دیگر را به سرعت هوادیدگی ماده مادری تحت تاثیر تغییرات زیست اقلیمی نسبت داد.
    کلیدواژگان: اقلیم خشک، فاکتور غنی شدن، فرآیندهای خاکسازی، عوامل خاکسازی، تشکیل خاک
  • فرزانه شعاری آزاد، علی رحیمی خوب*، مجید قربانی جاوید، محمد هادی نظری فر صفحات 819-827
    آب و کود نیتروژن دو نهاده اصلی تولید محصولات کشاورزی اند و کمبود هر یک باعث کاهش عملکرد محصول می گردد. کم آبیاری یکی از راه کارهای مدیریت آب در مناطق خشک و نیمه خشک بوده ولی بر روی نیاز نیتروژن اثرگذار است. استفاده از نیتروژن بیشتر از نیاز گیاه، باعث اتلاف سرمایه و آلودگی محیط زیست خواهد شد. در این پژوهش اثر متقابل آب و کود نیتروژن بر روی حداکثر عملکرد محصول و حداکثر بازده مصرف آب در محصول ذرت با استفاده از تئوری الاستیسیته بررسی شد. آزمایش ها در تابستان 1393 در مزرعه تحقیقاتی پردیس ابوریحان واقع در منطقه پاکدشت، جنوب شرق تهران اجرا شد. کرت های خردشده به صورت طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تیمار آب و چهار تیمار کود نیتروژن در سه تکرار پیاده شد. حداکثر عملکرد محصول بدون اعمال کم آبی و حداکثر بازده مصرف آب با اعمال کم آبیاری با استفاده معادلات حاکم بر تئوری الاستیسیته محاسبه گردید. نتایج نشان داد، حداکثر عملکرد محصول به میزان 27467 کیلوگرم در هکتار با مصرف 1011 میلی متر آب و 300 کیلوگرم کود ازت به دست می آید و بازده مصرف آب برابر با 75/2 کیلوگرم در مترمکعب برآورد شد. حداکثر بازده مصرف آب برابر با 02/3 کیلوگرم در مترمکعب با اعمال کم آبیاری به میزان 87 درصد نیاز آبی ذرت و مصرف 375 کیلوگرم کود ازت در هکتار برآورد شد.
    کلیدواژگان: کم آبیاری، کود، اقتصاد، رابطه آب و گیاه، تابع عملکرد
  • پریسا مشایخی، شجاع قربانی دشتکی*، محمدرضا مصدقی، حسین شیرانی، مهدی پناهی، محمدرضا نوری صفحات 829-838
    در پژوهش حاضر از نرم افزار HYDRUS-2D/3D برای برآورد پارامترهای هیدرولیکی مدل ون گنوختن-معلم در سه بافت متفاوت خاک به روش معکوس، با استفاده از داده های نفوذسنج استوانه های دوگانه، استفاده شد. برای این منظور نه گزینه با تعداد متفاوت پارامترهای هیدرولیکی انتخاب شده برای فرایند بهینه سازی (5، 4 و 3 پارامتر)، در سه گروه مجزا تعریف شد. در گروه اول تنها از داده های نفوذ تجمعی اندازه گیری شده به عنوان ورودی نرم افزار استفاده شد. در گروه دوم مقدار رطوبت خاک اندازه گیری شده در پتانسیل ماتریک 330- سانتی متر (FC) و در گروه سوم از میزان رطوبت در پتانسیل های ماتریک 330- (FC) و15000- سانتی متر (PWP) به عنوان داده های تکمیلی برای حل معکوس در کنار داده های نفوذ تجمعی، استفاده شد. نتایج نشان داد با کاهش تعداد پارامترهای برآوردی در هر گروه، خطای برآورد کاهش و دقت تخمین سایر پارامترهای هیدرولیکی خاک افزایش می یابد. همچنین استفاده از رطوبت FC در کنار داده های نفوذ تجمعی باعث کاهش خطای برآورد شد. بنابراین انتخاب سه پارامتر هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks)، شکل منحنی رطوبتی (n) و پارامتر مرتبط با عکس مکش در نقطه ورود هوا (α) به عنوان پارامترهای تخمینی و استفاده همزمان ازFC و داده های نفوذ تجمعی اندازه گیری شده با کمترین میزان خطای شبیه سازی همراه بود. در این گزینه مقادیر RMSE(cm3)، NRMSE، AIC و R2 به ترتیب برابر با 1259، 2/528، 0081/0 و 9999/0 برای خاک لوم شنی، 242، 0/79، 0059/0 و 9988/0 برای خاک لومی و 298، 6/153، 0174/0 و 9983/0 برای خاک رس سیلتی بود. افزودن رطوبت PWP میزان خطا را در هر سه نوع بافت خاک افزایش داد.
    کلیدواژگان: حل عددی، مدل ون گنوختن، معلم، نفوذ غرقابی، نرم افزار HYDRUS
  • محمد مهدی حیدری*، سمیرا یوسفی، محمدحسین ادیب راد صفحات 839-848
    سدهای انحرافی به منظور بالا بردن تراز سطح آب رودخانه و انتقال آب به کانال اصلی شبکه های آبیاری طراحی می شوند. در صورتی که ابعاد قسمت های مختلف سد انحرافی در طراحی بزرگ در نظر گرفته شود، پایداری آن تامین شده اما به دلیل افزایش حجم مصالح مورداستفاده، هزینه احداث آن بیشتر می شود. بنابراین مهندس طراح باید مقطع سدی را انتخاب کند که کمترین حجم مصالح به کاررفته را داشته باشد و در ضمن پایدار نیز باشد. مقطع بهینه سد انحرافی را می توان با استفاده از روش های کلاسیک و هوشمند به دست آورد. هدف از این پژوهش ارائه مدل کامپیوتری بر اساس الگوریتم ژنتیک برای طراحی بهینه ابعاد سد انحرافی می باشد که علاوه بر رعایت ضوابط و قوانین طراحی، کمترین حجم مصالح مورداستفاده را داشته باشد. متغیرهای تصمیم مورداستفاده در بهینه سازی مقطع سد انحرافی شامل ارتفاع دیواره آب بند بالادست و پایین دست سد، شیب بدنه در بالادست، ضخامت حوضچه آرامش، ضخامت کف بند بتنی و طول کف بند بتنی بالادست است. تابع هدف نیز حداقل کردن حجم مصالح مورداستفاده و قیدهای طراحی شامل رعایت ضرایب اطمینان پایداری سد در مقابل آبشستگی، لغزش، واژگونی و گسیختگی خاک می باشد. در این مطالعه، ابتدا برنامه بهینه سازی مقطع سد انحرافی با استفاده از الگوریتم ژنتیک به زبان ویژوال بیسیک تهیه شد و سپس مقطع سد انحرافی نازلیان با استفاده از مدل بازطراحی و با مقطع اجراشده، مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد در صورت استفاده از الگوریتم ژنتیک در طراحی سد انحرافی نازلیان برای ضریب واژگونی مجاز 1/2 حدود 4/15 درصد حجم مصالح کاهش می یافت و ازلحاظ اقتصادی مقرون به صرفه تر طراحی می شد. همچنین مقدار مناسب برای تعداد نسل، اندازه جمعیت، احتمال تزویج و احتمال جهش برای بهینه سازی سد انحرافی به ترتیب 100، 30، 55/0 و 05/0 تعیین شد.
    کلیدواژگان: سد نازلیان، ضرایب اطمینان پایداری، تابع جریمه، عملگرهای ژنتیکی
  • احمد جعفرزاده *، عباس خاشعی سیوکی، علی شهیدی صفحات 849-859
    با توجه به محدودیت منابع اساسی تولیدی نظیر آب، تخصیص این منابع از اهمیت بالایی برخوردار است. به منظور جلوگیری از هدر رفت منابع آب زیرزمینی و سطحی و همچنین افزایش رونق اقتصادی زارعین، اعمال سیاست هایی که بر اساس الگوی کشت و حفظ منابع آب پایه ریزی شده اند، ضرورت می یابد. در چنین شرایطی انتخاب روشی که بتواند اهداف متعدد را در یک محیط شبیه سازی نموده و مدیر را برای انتخاب بهترین روش راهنمایی نماید مهم و ضروری به حساب می آید. یکی از این روش ها استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری چندهدفه است. در این مطالعه به منظور تعیین الگوی کشت بهینه در افق سال 1418 شمسی، افزایش درآمد کشاورزان و همچنین کاهش افت سطح آب در آبخوان دشت بیرجند تحت تاثیر پدیده تغییر اقلیم به عنوان هدف انتخاب شدند. همچنین برای رسیدن به هدف فوق از الگوریتم بهینه سازی چندهدفه ازدحام ذرات استفاده شد. به منظور شبیه سازی رفتار مولفه های اقلیمی از خروجی های مدل BCM2 تحت سناریوی انتشار B1 استفاده شد. نتایج و یافته های تحقیق حاضر نشان داد که ظرفیت های لازم برای رسیدن به حالت مطلوب تری نسبت به وضعیت فعلی وجود دارد، به طوری که مقادیر بهینه الگوی کشت برای محصولات زراعی و باغی دشت می توانند علاوه بر افزایش درآمد کل حاصل از فروش محصولات به کاهش افت سطح آبخوان نیز کمک شایانی را نمایند. افزایش سطح زیر کشت محصولاتی نظیر زعفران، زرشک و عناب به عنوان ظرفیت های بخش کشاورزی در الگوی کشت بهینه می تواند ضمن کاهش افت ارتفاع سطح آبخوان موجبات توسعه اقتصادی را نیز فراهم نمای��. همچنین نتایج نشان داد در حالتی که کمترین افت سطح آبخوان به وجود آید، مقدار میانگین سود به هزینه کل محصولات معادل 86/3 خواهد بود. میزان افت سطح آب آبخوان در این وضعیت معادل 9/26 سانتی متر در سال به دست آمد.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، سود به هزینه، عملکرد، MOPSO
|
  • Farshid Remezani, Bijan Nazari Pages 649-656
    Development of modern irrigation systems is one of the key solutions for improving irrigation efficiency, crop yield and agricultural water productivity. Usually, Irrigation system operation dose not match with design stage plane. In this study, effects of six type of sprinklers arrangement include proposed arrangement and 5 usual arrangements in farmers operation on Christiansen uniformity coefficient (CU), uniformity distribution (DU), actual efficiency of low quarter (AELQ), electromotor power (P) and pumping efficiency was evaluated. Results showed that sprinkler arrangements mishmash has significant effect on system efficiency, energy consumption. Irrigation pump efficiency in the operation mode based on the planned arrangement of sprinklers was 72 % and in some usual arrangements was 52 % .The Christiansen uniformity coefficient (CU) was ranged from 78.6 % to 44.8 % in various sprinkler arrangements. This study shows the importance of education in proper operation of sprinkler irrigation systems in order to increase irrigation efficiency, reduce water losses, improvement of crop yield and reduce of energy costs. Also, irrigation system designers should consider operation conditions and spatially operation easiness in system design stage.
    Keywords: Uniformity Coefficient, Irrigation Efficiency, Pumping Efficiency, Operation Education
  • Seyed Hamidreza Sadeghi *, Mahboobeh Kiani Harchegani, Hossein Asadi Pages 657-664
    Splash detachment and transport of soil particles by raindrops are the initiating mechanisms of soil erosion by water. The size distribution of splashed particles is very important and effective in the rate of other erosion processes. However, this important issue has been less considered. Therefore, the present study investigated individual and interaction effects of slope, rainfall intensity and spatial variations along the plot and upward and downward splash cup. In addition, the variables were grouped by Tukey test in RStudio software. The tow-way ANOVA in upward splash cup showed that the rainfall intensities significantly affected all variables except particles of
    Keywords: Rainfall simulator, RStudio software, Variables of Sediment particle size distribution
  • Nader Pirmoradian *, Maryam Taherparvar, Majid Vazifedoust Pages 665-676
    Landsat 7 ETM data is widely used in studies of the spatial distribution Kc and vegetation cover parameters in regional and global scales but SLC failure has greatly reduces its usefulness. Additionally, the failure is permanent and has failed subsequent attempts to recover the SLC, so required and practical way to address this problem is filling the pixels of missed data in the SLC-off images. Although, there are several proposed methods to fill the gap, but still have filled images quality in heterogeneous area is not satisfactory for more applications. This study was conducted to compare the geostatistics and MODIS auxiliary data methods to fill the pixels of missed data in the SLC-off images. The results showed that the IDW method with NRMSE 6.09% was the best method. The fusion with auxiliary images (MODIS) and ordinary Kriging methods resulted in NRMSE 14.75 and 16.9, respectively. The method of fusion with classified auxiliary images (MODIS) presented the lowest accuracy in estimating missed data.
    Keywords: Remote Sensing, Geostatistics, evapotranspiration
  • Mohadeseh Amini Kelehroudi *, Ali Raeesi Estabragh, Jamal Abdolahi Baik Pages 677-686
    In this research the mechanical behavior of an expansive soil (with different pore fluid) was investigated under the constant and variable temperature through experimental tests. The soil samples with different pore fluid (distilled water, NaCl and CaCl2 with concentration of 250 gr/Lit) were prepared by static compaction method. Experimental testes were conducted in two modified odometer under 10 KPa surcharge pressure at constant and variable temperature. The axial deformation of samples were determined during each test. The results showed that equilibrium condition is achieved nearly after 5 cycles. The reduction of swelling potential at equilibrium condition for sample with distilled water as pore fluid is more than samples with NaCl and CaCl2 solutions. In addition comparing the results for samples with NaCl and CaCl2 solution in variable and constant temperature indicated that reduction of swelling potential is not the same.
    Keywords: swelling potential, constant, variable temperature, modified odometer, 10 KPa surcharge
  • Fatemeh Heydari, Majid Delavar* Pages 687-699
    Many real water resources optimization problems involve conflicting objectives. In this study, multiobjective genetic algorithm NSGA-II, has been developed for optimization the conjunctive use of surface water and groundwater resources and optimal management of supply and demand of agricultural water. Here, optimal allocation of land and water resources to the dominant products in Najaf Abad plain, two surrogate models, Artificial Neural Network (ANN) and Genetic Programming (GP), has been linked with NSGA-II. Results according to Mean Squared Error and correlation coefficient values show the efficiency of alternative models for prediction the concentration of Total of Dissolved Solids (TDS) and groundwater level in observation wells. According to the final results of SO model, average drowdown in groundwater level is equal to 0.18 m in optimal conditions, compared to the current(pre-optimal) conditions has been reduced to one third,also average concentration of TDS decreased from 1258 mg/lit to 1229 mg/lit in optimal conditions.
    Keywords: Groundwater level, Multi, objective optimization, TDS concentration
  • Manoochehr Fathimoghadam* Pages 701-710
    The security and stability of dams for flood passing through the spillway should be provided. So, kinetic energy of flow over large spillway must be dissipated. One of the energy dissipation structures at downstream dams, are plunging pools. The aim of this paper is to investigate dynamic pressure that is created by the impact of a series of rounded non-submerged jets on a flat plate with the roughness height of 0.8 cm in the angles of the impact of 30, 60 and 90 degrees. This research uses sensors to measure the instantaneous pressure (Pressure transducer) with the ability to record and store the dynamic pressure oscillation of water jet. The results showed that increasing the drop height, average coefficient of dynamic pressure decreases. The extreme dynamic pressures coefficient increased with increase fall height. The mean coefficient of dynamic pressure increases with increasing discharge. As the angle of the impact jet decreases, the dynamic pressures reduce. Also, the roughness increases the dynamic pressure up to 70% in the test interval.
    Keywords: Fall height, Plunging pool, Froude Number, Extreme dynamic pressures
  • Farzam Hassannezhad Sharifi, Amir Samadi *, Asghar Azizian Ghatar Pages 711-722
    Considering the importance of adequate roughness coefficient estimation in river engineering studies, evaluation of image processing technique in estimating Manning’s roughness coefficient in the surface layer of riverbeds carried out in this study. The mentioned approach evaluation conducted by implementing of sieving analysis and digital image processing methods simultaneously for a 7.5km reach of Shalmanrood River of Gilan. The processing of captured images signifies that this technique has an excellent accuracy in estimating the size of sediment particles (particles with a size of d50 or larger) and can be used to estimate Manning’s roughness coefficient of sediment particles of riverbed, utilizing the given empirical formulas. To evaluate the image processing results in estimating Manning’s coefficient values, one-dimensional modeling by HEC-RAS Hydraulic model was used and the model was conducted through different scenarios. Finally, on given cross sections, the comparison of output hydraulic properties with respect to Cowan’s method results showed that Bray’s empirical formula (d90) will have the best efficiency in estimating the Manning’s roughness coefficients in the surface of riverbed, with a maximum relative difference of 13.7% in top width.
    Keywords: Surface particles, Image processing, Manning's roughness coefficient, Cowan's method, Hec, Ras
  • Yaser Hamdi Ahmadabad *, Abdolmajid Liaghat, Tymor Sohrabi, Ali Rasoulzadeh, Amin Liaghat Pages 723-729
    Evaluating the implemented sprinkler irrigation systems, made it possible to determine these systems level of success; and presented practical solutions to improve the efficiency of these systems and offered suggestions for future systems. The main objective of this study was to evaluate the status and performance of the implemented center pivot systems in the study area. In this study, 5 center pivots were chosen in alfalfa, maize and sugar beet fields in Moghan Agro-Industry and Livestock. Each system was evaluated in 3 experiments. The results showed that, average distribution coefficient, distribution uniformity, PELQ, AEQL, evaporation and wind drift losses are about 47.5, 60.4, 50.1, 50.1 and 7.6, respectively. Analyses of these evaluation parameters showed that the existing center pivot systems in the study fields were not efficient. The Low efficiency of these systems was results of improper management and technical issues that were not considered. The reason for the low amount of AELQ and PELQ was improper designing and operation of these systems that should be considered and revised.
    Keywords: AELQ, distribution coefficient, distribiution uniformity, PELQ, performance evaluation
  • Hossein Jafari *, Peyman Afrasiab, Masumeh Delbari Pages 731-741
    present study was performed in order to determine effects of different amounts of irrigation water, plant density and planting pattern on yield, yield components and water use efficiency (WUE) of corn, variety single cross 700 (700KSC) using drip irrigation systems (tape) , in the research Station of Islamabadgharb in two consecutive years (2011-2012). The project was in the form of split block factorial experiment design That the vertical bar, was irrigation factor consists of four irrigation treatments of 50, 75, 100 and 125 percent evapotranspiration corn, And horizontal bars, were factor planting pattern include two planting pattern of one and two-row And plant density consists of three density of 65, 75 and 85 thousand plants per hectare and was implemented as factorial with three replications. The results showed that amount of irrigation and plant density at 1% level and their interactions at the level of 5%, created significant difference on water use efficiency. 50% treatment of the water requirement of corn with 0.8 kilograms per cubic meter and 100% treatment of the water requirement of corn with 1.25 kilograms per cubic meter, respectively, had the lowest and highest water use efficiency. Different amounts of irrigation water created difference at 1% level in yield So that 125% treatment of evapotranspiration of corn, with 11320 kg per hectare had highest yield and 50% treatment of evapotranspiration of corn, with 3442 kg per hectare, had the lowest yield also yield was influenced by the density and planting pattern and had significant Differences at 1% level. So that the density of 65 thousand plants and planting pattern one-row respectively with 6596 and 7894 kg per hectare had the lowest yield and density 75 thousand plants per hectare and planting pattern two-rows respectively with 8809 and 8195 kg per hectare had the highest yield
    Keywords: tape drip irrigation, Evapotranspiration, Water depth, Evaporation pan
  • Bahram Bakhtiyari *, Koroosh Ghaderi, Mohsen Rezapuor Pages 743-754
    Climate change has various effects on the quantity of rainfall and warming also is lead to increases in frequency and intensity of droughts by accelerating earth drying up and consequently. It is effective on the curves of severity- duration- frequency of drought (SDF). The purpose of this study is to evaluate the effects of climate change on SDF curves in the future in Qareh su basin located in the Golestan province. First, precipitation and temperature variables were generated using basin-areal average time series from years 1983-2012 and “CanESM2” model outputs as a general circulation model under the RCP 2.6, RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios and “SDSM” model as a statistical downscaling model over the period 2019-2048. Then SDF curves were derived from 3-month Reconnaissance Drought Index (RDI) and Copula approach and conditional return period in the base and future time periods. The results showed that monthly precipitation and temperature for the future time period under different scenarios are generally decreased and increased, respectively and the return period of a drought event with severity equal to 10 with respect to 6-month duration or less, is 5 years in the base period. The return periods of the same event under RCP 2.6, RCP 4.5 and RCP 8.5 are 21, 17 and 4 years, respectively.
    Keywords: Golestan province, conditional return period, SDSM, drought Severity, Duration, Frequency
  • Amin Ghassemi *, Mohammad Hosein Omid, Mohsen Nasrabadi, Ali Raeesi Estabragh Pages 755-764
    In this research, in order to develop new relationships with reasonable accuracy for estimation of the ýsubmerged hydraulic jump characteristics, a study has been conducted experimentally. Experiments have ýbeen done in a rectangular channel with a length of 9 m, a width of 0.5 m and a depth of 0.45 m. Froude ýnumbers in these tests range from 3.5 to 11.5 and between submergence ratios of 0.1 to 4. According to the results, the water surfaces profiles have been obtained in different Froude numbers and submergence ýratios. Also, some relationships with high accuracy to estimate such characteristics as jump length, ýsubmerged depth on the gate, and the relative energy loss have been developed. The results also showed ýthat, in a given Froude number, length and relative energy loss for submerged hydraulic jump are, respectively, more and less than those for free hydraulic jumps. In addition, for submerged hydraulic jump, ýat a given Froude number, by increasing the submergence ratio, the jump length and submergence depth on the gate increases and relative energy loss decreases. Finally, using sensitivity analysis technique, the ýeffectiveness of dominant parameters on the developed expressions on the changes in submergence depth ýon the gate parameters and relative energy loss has been determined.
    Keywords: Submerged Hydraulic jump, Water surface profile, Submergence depth on the gate, Relative energy loss, Sensitivity analysis
  • Amir Soltani Mohammadi, Hadi Moazed, Ahmad Farrokhian Firuzi, Atefe Azadifar* Pages 765-774
    The increasing use of nitrogen fertilizers due to high dynamics of nitrate in the soil would be a serious threat to groundwater, and therefore, to thuman health. This study is aimed to investigate the disperdivity values of nitrate in the coarse, medium and fine sandy soils in the short travel distance of 20, 40 and 80 cm in vitro using the HYDRUS-1D model. For this purpose, pure potassium nitrate salt solution under the sustainable regime with concentration of 160 (mg/lit) was added to the soil columns as persistent contaminants, then for extracting the needed parameters the concentration of output nitrate in three different porosities volumes were measured and Breakthrough curves were plotted for each column. The results showed that dispersivity increases as the soil particle size increases. Also, by increasing the average travel distance in medium and coarse sands nitrate disperdivity values increased. But in the fine sand the disperdivity values decreased as the transmission distance increased. The disperdivity values for fine, medium and coarse sand were from 30/50 to 42/55 cm, 57/06 to 68/51 cm, and 68/50 to 97/06 cm, respectively. The average model error percent (Er) was less for fine sandy soil, and coefficient of determination (R2) was relatively more for fine sandy soil than the coarse and medium sandy soils, which means the lower error value and higher precision of the overall process in simulation of nitrate transfer in this model for the fine sandy soils.
    Keywords: travel distance, Breakthrough curve, Sandy soil saturation, Pollutant Transfer
  • Jalil Kake*, Manoochehr Goorji Pages 775-784
    Assessment of soil quality is one of the most useful tools for evaluation the soil management condition and different land uses. Quantity indices of soil quality are most suitable methods for determination and comparison of soils quality. In this study soil quality indices and selection methods of effective soil properties were compared for evaluating the soil quality in different land uses. Seventeen soil physical, chemical and biological properties were selected as total data set (TDS) at five different land uses including orchard, rangeland, irrigated farming, dry land farming and unutilized lands, in slope classes of 0-2, 5-7, and 9-11 %, at some parts of south eastern of Qazvin (Iran). Then, 7 properties selected as minimum data set (MDS) using Principle Component Analysis (PCA). Soil quality was evaluated by integrated quality index (IQI) and nemero quality index (NQI) in two set of soil properties including MDS and TDS. The results showed that orchard and rangeland had the highest IQI and NQI in both data sets, respectively, however irrigated farming, dry land farming and unutilized lands have the least IQI and NQI in both data sets, respectively and have significant different compared to orchard and rangeland. Correlation coefficient between TDS and MDS was 0.95 and 0.88 for IQI and NQI, respectively, indicating the reliability of the MDS instead of TDS, and showed that the IQI offers better results for evaluating the soil quality in this case study.
    Keywords: Integrated quality index, Nemero quality index, Total data set, Minimum data set, land uses
  • Mina Feyzizadeh* Pages 785-795
    Diagnosis and recommendation integrated system (DRIS) can be used as efficient methods to interpret the results of plant analysis and the nutritional diagnosis in crops and fruit trees. To establish DRIS norms in onion (Allium cepa L) leaf samples were collected from 50 fields and N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, Cu and B concentrations were determined. On the bases of yield, the studied fields were divided into two groups low and high yield groups. DRIS norms were established for the different nutrient ratios. DRIS indices were calculated to evaluate nutrients balances and order of nutrients requirements. On the bases Means of DRIS indexs, the respective for requiremen of nutrients were Ca>K>P>Mg>N for macro nutrients and Cu>Mn>B>Zn>Fe for micro nutrients. Sufficiency ranges of macro and micro nutrients were derived by DRIS technique. DRIS-derived sufficiency ranges were 2.9-3.68, 0.21-0.39, 3.7-6.4, 1.38-2.6 , 0.23-0.33 % for N, P, N, Ca, Mg, and 86-154, 9-32, 44-65, 9-18, 23-35 mg/kg for Fe, Zn, Mn, Cu, B respectively. The nutrient balance index (NBI) of DRIS was much more than zero in all low-yielding farms.
    Keywords: Nutrient balabnce index, Plant analysis, Sufficiency range
  • Seyed Hamidreza Sadeghi *, Hossein Kheirfam, Mehdi Homaee, Behrouz Zarei Darki Pages 797-805
    Runoff production process is a key hydrological component illustrating watersheds health. Water infiltration in soil is also one of the determinant factors on runoff generation for which many techniques were used to improve it. However, the role of microorganisms for the improvement of water infiltration in soil has been less considered. The present study therefore tried to investigate the effect of artificial soil bacteria population proliferation as a completely biologically and modern technique to improve soil surface properties and increase soil infiltration. To this end, the beneficial bacteria include Bacillus subtilis strain and Azotobacter sp. were isolated and inoculated individually and combined with B4 stimulant nutrient matter to small erosion plots filled by an erosion-prone soil of Marzanabad-Kandelus road neighboring region and left for 60 days. The water infiltration in soil was then measured after rainfall simulation in experimental condition and then the statistical analyses were conducted. The results showed that the inoculation treatments (individually inoculation of Bacillus subtilis strain and Azotobacter sp., individually injection of B4 stimulant nutrient matter and combined inoculation of bacteria and B4 stimulant nutrient matter) improved the water infiltration in soil and reduced volume and consequently coefficient of runoff in 99% of confidence level compared to control. The water infiltration in soil in Bacillus subtilis strain and Azotobacter sp. bacteria inoculation, B4 stimulant nutrient matter and their combined treatments increased about 18, 10 and 21%, respectively. In conclusion, enrichment of soil crust bacteria population through inoculation and simulation techniques was approved in reducing runoff yield. The combined inoculation of Bacillus subtilis strain and Azotobacter sp. bacteria with B4 stimulant nutrient matter had the best performance in increasing water infiltration in study soil.
    Keywords: Bio, amendments, Ecohydrology, Land Degradation, Soil, Water Conservation
  • Ahmad Heydari * Pages 807-818
    Soil genesis and evolution studies are based on well understanding of geochemical processes involved in pedogenic processes and formation of soil. Parent materials are main factors controlling soil properties in arid and semiarid regions. In this study, physicochemical and geochemical properties of 6 selected soil profiles developed on basalt rocks along arid (Eshtehard), semiarid (Qazvin) and semihumid (Roodbar) climosequence representing three different climatic zones were investigated. The total content of Si, Al, Fe, K, Mg, Ca, Na, Mn, P, Zn, Cl, Cu, Pb, Mo and Cd of all soil horizons were compared to parent rocks to reveal the role geochemical composition of rock on total concentrations of these elements in soil. Enrichment/depletion patterns of elements were assessed using Ti as reference element. The studied elements exhibited different enrichment/depletion patterns. In soils of arid region, the role of parent material and lithogenic properties in concentration of elements were greater than other areas and the content of these elements due to lower weathering and leaching were closer to the parent rock. While, in more humid climates pedogenic processes were more intensive and enrichment/depletion patterns of elements showed states that are more progressive. Distribution of some studied elements such as magnesium, calcium, iron and copper were significantly affected by soil forming process and the parent material affected some other elements such as sodium, aluminum, silicon, phosphorus, chlorine, manganese, molybdenum, cadmium and lead. In general, part of the difference in the concentrations of elements can be related to their chemical nature and the mobility of some elements, and some part to rapid weathering of parent materials affected by bioclimatological changes.
    Keywords: Arid climate, Enrichment factor, Pedogenic processes, Pedogenic factors, Soil genesis
  • Farzaneh Shoariazad, Ali Rahimi Khoob*, Majid Ghorbanijavid, Mohammad Hadi Nazarifar Pages 819-827
    Water and nitrogen fertilizer are two main factors of agricultural production and deficiency of each one makes reduction in the yield. Deficit irrigation is one of the ways for water management in arid and semiarid areas, but it is effective on the need of nitrogen. Excessive use of nitrogen will be a waste of capital and environmental pollution. In this study the interaction of water and nitrogen fertilizer on maximum of crop yield and maximum of water productivity in maize was investigated using elasticity analysis theory. The tests in the summer of 1393 in the research farm Pardis Aboureihan located in Pakdasht in the South East was Tehran. Split plot randomized complete block design with four treatments for water and four treatments for nitrogen fertilizer in three replications was used. The maximum yield without deficit irrigation and maximum water use efficiency were calculated using the equations of the theory of elasticity.Results showed that maximum yield of 27467 kg ha-1 and 300 kg N ha-1 achieved with 1011 mm of water and water use efficiency was estimated at 2.75 kg per cubic meter. The maximum water use efficiency of 3.02 kg m-3 was obtained with 87% water deficit and 375 N per hectare.
    Keywords: deficit irrigation, fertilizer, economy, Water, plant relationship, yield function
  • Shoja Ghorbanidashtki * Pages 829-838
    In this study, HYDRUS2D/3D software was used to estimate the hydraulic parameters of van Genuchten-Mualem model via inverse modeling using double-ring infiltrometers data in 3 different soil textures. Nine scenarios of inverse modeling (divided in three groups) were considered with different number (5, 4 and 3) of fitted hydraulic parameters for optimization. In the first group, simulation was carried out solely using cumulative infiltration data. In the second group, cumulative infiltration data plus water content at h = −330 cm (i.e. field capacity, FC) were used as inputs. In the third group, cumulative infiltration data plus water contents at h = −330 cm (FC) and h = −15000 cm (i.e. permanent wilting point, PWP) were used simultaneously as predictors. The results indicated that by reducing the number of hydraulic parameters involved in the optimization process, simulation error is reduced and the prediction accuracy of other soil hydraulic parameters would be increased. Including FC as an additional data was important to better optimize/define soil hydraulic functions. So using of (Saturated hydraulic conductivity) Ks, (Shape parameter of soil water characteristic curve) n and (the parameter that inversely related to the air entry value) a as predictor parameters an FC as an additional data was the best scenario. RMSE(cm3)¡ NRMSE¡ AIC¡ and R2 were respectively 1259, 528.2, 0.0081 and 0.9999 in Sandy Loam soil, 242, 79.0, 0.0059 and 0.9988 in Loamy soil and 298, 153.6, 0.0174 and 0.9983 in Silty Clay soil. Using PWP as additional data, increased the simulation error in all 3 soil textures.
    Keywords: HYDRUS software, Numerical solution, Saturated Infiltration, Van Genuchten–Mualem model
  • Mohamadmehdi Heydari * Pages 839-848
    Diversion dams in order to raise the water level of river and conveys of water into the main canal irrigation network is designed. If the dimensions of different parts of the diversion dam be considered large, stability will be supplying, but due to the increase volume of materials, construction costs will be more. Design engineer must choose sections of dam that had least amount of materials and meantime be sustainable. Optimize section of diversion dams can be calculated with classic and genetic algorithm methods. The purpose of this study evaluation the efficiency of genetic algorithm to find optimized section of diversion dam in addition to regard laws and regulations designed the least volumes of materials. Decision variables that used in this study include wall height upstream and downstream of dam, slope in the upper body, thickness of stilling basin, thickness of concrete blanket upstream and length of concrete blanket. The objective function is to minimize amount of materials is used. Design constraints used include abide the stability of dam safety factors against Piping, Sliding, overturning and failure. In this research, section of Nazelian Dam by using genetic algorithm optimized and the effect of GA operators in objective function were investigated. Results show, if the genetic algorithm was used in design for overturning with a minimum safety factor of 2.1, the body weight of the dams and volume of materials decreased by 15.4%. Suitable values for the number of generation, population size, probability crossover and mutation to optimize Diversion Dam were 50, 30, 0.55 and 0.05, respectively.
    Keywords: Nazelian Dam, Factor of safety, Penalty Function, Genetic parameter
  • Ahmad Jafarzadeh* Pages 849-859
    Due to the limitation of Production Main resources such as water, allocation of this resources has a high importance. In order to prevent the Loss of surface water and groundwater resources And also promoting economic prosperity farmers, Applying policies that have been established based on the pattern of cultivation and protection of water resources, will be necessary. In such a situation the choice of method that multiple targets simulated in a environment and guide administrator to choose the best method counts necessary. One of these methods is using of multiobjective metahuristic algorithms. In this study for determinate optimal cultivation pattern on 2039, Increase farmer's income and reduce loss of water levels (influenced climate change effects) in the aquifer Birjand were selected as fitness function. Also for reach to this aim used of multi objective particle swarm optimaization algorithm (MOPSO). for simulation of climate parameters used of BCM2 outputs model under B1emission senarion. Results and discovers of this study showed that there is needful potentioals for reach to better sitution proportion now, So that the optimum values for crops and horticultural crops can moreover raise of total income saling crops, aids to lessen groundwater loss in aqufer. Results showed that Raise of area in crops such as saffron, jujube and barnerry as agriculture potentioal in cultivation pattern In addition to the reduce of groundwater loss can also obtain economic development In the event that caused minimal loss of aquifer level, the average profit to the cost of products will be equivalent to 3.86. Value of groundwater loss in this sitution equal with 26.9 centimeter per year.
    Keywords: Groundwater, Benefit Per Cost, Yeild, MOPSO