فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال ششم شماره 2 (پیاپی 22، زمستان 1395)

فصلنامه حفاظت منابع آب و خاک
سال ششم شماره 2 (پیاپی 22، زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/11/18
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فرشته بتوخته*، فرهاد میثاقی، حسین دهقانی سانیج صفحات 1-14
    تداوم افزایش میزان تقاضا در کشورهای خشک و نیمه خشک باعث افزایش شکاف میان عرضه و تقاضای آب در آینده خواهد شد. بنابراین در این نواحی به ویژه در بخش کشاورزی نیاز ضروری به مدیریت منابع آب، مدیریت تقاضا و تخصیص برای دوری جستن از موقعیت های بحرانی وجود دارد. هدف از این مطالعه ارزیابی اثرات افزایش راندمان آبیاری همراه با توسعه سطح زیر کشت بر میزان آب برگشتی و ذخایر آب زیرزمینی با استفاده از مدل SWAT می باشد. مدل SWAT یک مدل مفهومی-نیمه توزیعی در مقیاس حوضه ای است که دارای بازده محاسباتی بالا است. پس از انجام شبیه سازی حوضه مورد مطالعه طی دوره 2005 تا 2014 در شرایط موجود و انجام واسنجی و صحت سنجی خروجی های مدل، دو سناریوی افزایش راندمان آبیاری بدون افزایش سطح زیر کشت و افزایش راندمان آبیاری همراه با افزایش سطح زیر کشت به مدل معرفی شد. نتایج نشان داد، با افزایش راندمان آبیاری، میزان آب مصرفی در تولید محصولات کشاورزی از 330 میلیون مترمکعب در سال در سناریوی پایه به 186 میلیون متر مکعب در سال کاهش یافت. همچنین حجم آب برگشتی به حوضه از 133 میلیون متر مکعب در سال در سناریوی پایه به 22/0 و 96/1 میلیون متر مکعب در سال به ترتیب در سناریوی افزایش راندمان آبیاری بدون افزایش سطح زیرکشت و افزایش راندمان آبیاری همراه با افزایش سطح زیرکشت، کاهش یافت. نسبت مقدار تغذیه آبخوان از آب برگشتی در شرایط پایه 6/29 درصد است که با افزایش راندمان آبیاری به صفر می رسد.
    کلیدواژگان: تغذیه آبخوان، راندمان آبیاری، سطح زیر کشت، مدل SWAT
  • حمیده نوری*، سارا پشنک پور، عبدالمجید لیاقت، آرزو نازی قمشلو، محمدرضا یزدانی صفحات 15-30
    چاه های سطحی کشاورزی به عنوان منبع تامین آب آبیاری و مدیریت مناسب آنها برای تامین نیاز آبیاری اراضی شالیزاری از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. در این راستا تحقیقی با هدف توسعه مدل شبیه سازی بهره برداری از چاه های سطحی انجام گرفت. رویکرد این مدل بر حداکثر استفاده از آب های محلی موجود (باران، چاه سطحی، آببندان،...) است. در مدل ارائه شده ابتدا بر اساس داده های ورودی و معادلات شبیه سازی، تبخیرتعرق گیاه، نیاز، دور و حجم آبیاری مورد نیاز، بار آبی در چاه سطحی و خاک به صورت روزانه محاسبه می شود. سپس با استفاده از برنامه آبیاری بدست آمده و محدودیت های برداشت از چاه سطحی (حداقل بار آبی مجاز در چاه)، روز های آبگیری از چاه سطحی، دبی پمپاژ، مدت زمان پمپاژ، ارتفاع غرقابی درمزرعه و مقدار رواناب محاسبه می شوند. همچنین شبیه‏سازی نوسانات سطح آب زیرزمینی در شرایط غیراشباع در خارج از فصل زراعی برنج، توسط مدل HYDRUS-1D صورت گرفت. طبق نتایج بدست آمده از اجرای مدل در اراضی شالیزاری موسسه تحقیقات برنج کشور در رشت برای سال آبی نرمال، از 10 نوبت آبیاری مورد نیاز، شش نوبت آن توسط چاه سطحی و چهار نوبت توسط کانال تامین شده است. بر اساس نتایج بدست آمده در اراضی شالیزاری مورد مطالعه، سطح آب زیرزمینی کم عمق در خارج از فصل زراعی برنج مجددا توسط بارندگی تغذیه گردیده است و از عمق 85/4 متری به عمق 82/1 متری صعود کرده است. بنابراین بهره برداری از چاه های سطحی در طول فصل زراعی برنج با رعایت حداقل بار آبی مجاز باعث افت محسوس آب زیرزمینی و ناپایداری نمی گردد.
    کلیدواژگان: آب برگشتی، آب زیرزمینی کم عمق، مدل شبیه سازی، hydrus-1D
  • علی محمدی ترکاشوند*، ابراهیم پذیرا، نقی حقیقت صفحات 31-44
    حفظ منابع و ذخایر آب خاک با اعمال مدیریت صحیح و به کارگیری روش های پیشرفته از اقدامات مناسب در بهره برداری از منابع محدود آب می‍باشد. در این پژوهش، اثر برخی ضایعات آلی و یک سوپرجاذب رطوبت بر مقدار آب قابل استفاده و تاخیر در نقطه پژمردگی دائم یک خاک، مربوط به دامنه های شیب دار رودبار بررسی شد. تیمارها شامل مقادیر 10، 20 و 50 درصد حجمی از ضایعات چای، کمپوست زباله های شهری و ضایعات زیتون بودند که به همراه مقادیر 1، 2، 4، 8 و 16 گرم از یک سوپر جاذب رطوبت (A200) در یک طرح کاملا تصادفی در فضای آزاد مسقف دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت در محدوده دمایی 28-26 درجه سانتی گراد استفاده شد. به منظور تهیه منحنی رطوبتی و تعیین رطوبت معادل ظرفیت زراعی (FC) و نقطه پژمردگی (PWP) در تیمارها از روش کاغذ صافی استفاده شد. پس از اشباع خاک ها، زمان شروع اشباع خاک ها تا رسیدن به رطوبت معادل PWP محاسبه شد. نتایج نشان داد که اثر تیمارها بر مقدار رطوبت در ضرائب ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دائم در سطح یک درصد معنی دار بود. بیشترین تاخیر معنی دار (در سطح یک درصد) در ضریب رطوبتی نقطه پژمردگی دائم خاک با تاخیر 19 روز نسبت به شاهد در 50 درصد کمپوست زباله شهری و با تاخیر 30 روز در 16 گرم سوپرجاذب دیده شد. در کل، استفاه توام از 10 درصد ضایعات آلی کشاورزی و میزان 5 گرم بر کیلوگرم سوپر جاذب نتایج مطلوبی در تاخیر ضریب رطوبتی نقطه پژمردگی دائم و افزایش رطوبت قابل استفاده به همراه داشت.
    کلیدواژگان: ضایعات چای، ظرفیت زراعی، کمپوست زباله شهری، منحنی رطوبتی
  • مریم شفایی*، احمد فاخری فرد، یعقوب دین پژوه، رسول میرعباسی صفحات 45-58
    بررسی ویژگی های بارش در شناخت و پیش بینی پدیده های حاصل از بارش مانند رواناب و سیلاب ضروری است، لذا در این مطالعه وابستگی میان ویژگی های مهم رویدادهای بارش (عمق بارش(R) ، ماکزیمم بارش (M)، مدت خشک (D) و مرطوب(L) ) با استفاده از ساختار دی-واین مدلسازی شد. ابتدا توزیع های احتمالی چند متغیره با توجه به جایگشت های مختلف متغیرهای شرطی ساخته شد و سپس خانواده های مفصل های ارشمیدسی و بیضوی جهت برازش بر جفت-مفصل های ساختارهای دی-واین مورد آزمون قرار گرفتند و مناسب ترین خانواده مفصل جهت برازش بر هر جفت-مفصل با توجه به معیارهای مختلف انتخاب گردیدند. در مرحله بعد با توجه به معیارهای اطلاعات آکائیکه (AIC) و بیزین(BIC) ساختار M-R-D-L (یعنی D با L، R با D و L، M با R، D و L شرطی شده اند) بعنوان بهترین ساختار شناخته شد. در نهایت با استفاده از ساختار منتخب دی- واین ویژگی های مهم رویداد بارش شبیه سازی شد و به منظور ارزیابی دقت شبیه سازی مدل پیشنهادی، آماره های مهم هر یک از متغیرهای شبیه سازی شده ی رویداد بارش با آماره های متغیرهای مشاهداتی مقایسه گردیدند. نتایج نشان دادند که اکثر آماره های شبیه سازی شده توسط مدل چهار بعدی دی-واین دارای تطابق خوبی با آماره های متغیرهای مشاهداتی می باشند.
    کلیدواژگان: توزیع احتمالی، جفت-مفصل، شبیه سازی، عمق بارش، ماکزیمم بارش، مفصل ارشمیدسی
  • فائزه رجب زاده* صفحات 59-72
    بررسی تغییرات کاربری اراضی نیازمند استفاده از روش های سریع و فنون نوین می باشد. استفاده از سیستم سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی و تلفیق آنها با داده های زمینی اطلاعات دقیق و بهتری را در خصوص تصمیم گیری های چند جانبه ارائه می نمایند. در این پژوهش به منظور بررسی روند تغییرات کاربری اراضی با استفاده از تصاویر مربوط به ماهواره لندست 2 سنجنده MSS ژوئن سال 1975، ماهواره لندست 7 سنجنده ETM+ سال 2002 و ماهواره لندست 8 سنجنده OLI ژوئن سال 2013 نسبت به تهیه نقشه های کاربری اراضی و بررسی تغییرات کاربری در طی دوره 38 ساله در محیط نرم افزار ENVI اقدام گردید. سپس با تهیه تصویر ماهواره لندست 5 سنجنده TM مربوط به ژوئن سال 1991 میلادی و تولید نقشه کاربری اراضی آن به همراه نقشه کاربری اراضی دو سال 2002 و 2013 تغییرات کاربری اراضی در سال 2024 پیش بینی شد. نتایج تغییرات کاربری در 38 ساله گذشته حاکی از کاهش 12 درصدی (9/7060 هکتار) باغات منطقه و افزایش 7 و 5 درصدی سطوح مناطق مسکونی و اراضی کشاورزی می باشد. همچنین، پیش بینی تغییرات کاربری 11 سال آتی نیز نشان دهنده کاهش 2 درصدی باغات منطقه نسبت به وضعیت فعلی بوده، در حالیکه سطح اراضی کشاورزی روند تقریبا ثابتی خواهد داشت و کاربری مسکونی با رشد 2 درصدی همراه خواهد بود.
    کلیدواژگان: تغییر کاربری اراضی، زنجیره مارکوف، سنجش از دور
  • ناصر شمس کیا*، حسین صدقی، مهرداد اسفندیاری صفحات 73-90
    جریان رواناب در حوضه های آبریز تحت تاثیر پارامترهای مختلفی است که از جمله می توان به میزان بارش، ارتفاع، تبخیر، دما، عوامل اقلیمی، شبکه زهکشی، توپوگرافی و زمین شناسی حوضه اشاره کرد. به دلیل وابستگی برخی از این پارامترها بر یکدیگر، میزان تاثیر آنها بر جریان رواناب، در حوضه هاو مناطق مختلف متفاوت می باشد. در این مطالعه به ارزیابی آماری و تحلیل پارامترهای موثر بر رواناب و پهنه بندی مکانی منابع آبهای سطحی در حوضه آبریز زاگرس مرکزی، پرداخته شده است. نتایج این مطالعه با به کار گیری تحلیل های آماری و روش رگرسیون چند متغیره برای پارامترهای ذکر شده، یک ارتباط توزیع لگاریتمی جریان سطحی با متغیرهای دما و ارتفاع با قدرت مدل R2 بین 795/0 تا 851/0 را نشان می دهد. برای 80 ایستگاه منتخب داخل محدوده و با همبستگی 923/0 توزیع جریان بصورت لگاریتم دبی نسبت به لگاریتم بارش و متغیر ارتفاع در سطح 95% ارتباط معنی دار و قابل قبولی را نشان می دهد.
    بررسی عوامل تاثیرگذار در ایجاد رواناب و اثر متغیرهای فوق در نقشه پهنه بندی تهیه شده، که براساس تاثیر شاخص وزنی هر کدام از متغیر ها و از طریق نرم افزار ArcGIS انجام گردید، تغییر مکان و جابجایی بسیار زیادی از مناطق مناسب و دارای پتانسیل آب، از جنوب محدوده مورد مطالعه به سمت شمال و شرق حوضه را نشان می دهد. همچنین، بین پارامترهای هیدرولوژیکی و تعیین مکانهای مناسب منابع آب، با روش تحلیل آماری رگرسیون چند متغیره، روش لاجستیک و روش تعیین شاخص وزنی متغیرها، انطباق تقریبی وجود دارد.
    کلیدواژگان: بارش، رواناب، پارامترهای هیدرولوژی، پهنه بندی منابع آب، رگرسیون چند متغیره
  • سمانه امان آبادی*، محمدحسین محمدی، محمدحسن مسیح آبادی صفحات 91-104
    اندازه‏گیری مستقیم منحنی مشخصه آب خاک به دلیل تغییرپذیری مکانی و زمانی زیاد خصوصیات هیدرولیکی، کاری دشوار و پرهزینه است، لذا تخمین منحنی مشخصه آب خاک با استفاده از ویژگی های زودیافت پای های خاک مورد توجه واقع شده است. در این پژوهش، از داده های پراکنش اندازه‏ای ذرات 12 نمونه خاک پایگاه اطلاعات داده‏ای UNSODA برای مقایسه مدل‏های پارامتریک مقیاس‏گذاری شده و نرم افزار ROSETTA استفاده شد. نتایج نشان داد که منحنی مشخصه آب خاک را می‏توان با استفاده از داده های منحنی پراکنش اندازه‏ای ذرات خاک برآورد نمود و عملکرد نسبی (RI) برآورد منحنی مشخصه آب خاک با استفاده از مدل‏ پارامتریک مقیاس‏گذاری شده 3/50% بیشتر از نرم افزار ROSETTA می‏باشد. همچنین به دلیل عملکرد مستقل از داده های آزمایشگاهی و عدم نیاز به پارامترهای تجربی در روش مقیاس‏گذاری، استفاده از این روش نسبت به نرم افزار ROSETTA مناسب‏تر است. نتایج مقایسه آماری مدل مقیاس‏گذاری شده نشان داد که این روش بهترین برازش را بر داده های تجربی دارد. همچنین در مدل پارامتریک مقیاس‏گذاری، در مکش‏های بالا (رطوبت کم) و خشک شدن خاک، برآورد منحنی مشخصه آب خاک عملکرد نسبی بهتری نسبت به نرم‏افزار ROSETTA نشان می‏دهد، بنابراین می‏توان از این روش برای برنامه ریزی آبیاری استفاده نمود. روش مقیاس‏گذاری نشان داد که با استفاده از درصد ذرات شن، سیلت و رس می‏توان منحنی مشخصه آب خاک را با دقت برآورد کرد، به دلیل تغییرپذیری مکانی- زمانی نسبتا ثابت درصد ذرات شن، سیلت و رس می‏توان از روش مقیاس‏گذاری در مقیاس‏های مطالعاتی بزرگ استفاده نمود.
    کلیدواژگان: داده های پراکنش اندازه ای ذرات، عملکرد نسبی مدل، پایگاه اطلاعات داده ای UNSODA، نرم افزار ROSETTA
  • احسان توکلی*، بهزاد قربانی، مهدی رادفر، حسین صمدی بروجنی، بیژن قهرمان صفحات 105-120
    تلفات زیاد از کانال های آبیاری سبب شده که پوشش دهی کانال های انتقال به عنوان یکی از راهکارهای مهم در افزایش بازده انتقال آب مطرح شود. توجیه فنی پوشش انهار خاکی نیاز به بررسی میزان نشت و نفوذ آب در آن ها دارد. در پژوهش حاضر، میزان نشت و نفوذ از کانال خاکی بلداجی، شهرستان بروجن استان چهارمحال و بختیاری، با بافت خاک لومی، با استفاده از مدل فیزیکی و روابط تشابه ابعادی، در محدوده دبی های 40 تا 100 لیتر در ثانیه اندازه گیری شد. بدین منظور از معادلات تجربی موریتز، اینگهام، هندوستان، مولس ورس و ینی دومیا، آفنگندن و دیویس-ویلسون برای تخمین نشت و نفوذ استفاده شد. نتایج نشان داد پیش از اصلاح ضرایب معادلات، نتایج روش اینگهام بیشترین مقدار R2 (917/0) را با مقادیر اندازه گیری شده دارد. در این روش، متغیرهای مستقل، عمق آب، طول کانال و محیط خیس شده می باشند. ولی پس از واسنجی معادلات تجربی برای کانال مورد نظر و اصلاح ضرایب آنها نیز روش موریتز و اینگهام، با بیشترین مقدار R2 (> 90/0) و کمترین مقدار RMSE (< 2/3 لیتر) به عنوان روابط برتر تخمین نشت در منطقه مورد مطالعه تشخیص داده شدند. تمامی معادلات نشت، در ابتدا کم برآورد نشان دادند که اصلاح ضرایب، منجر به رفع این مشکل گردید. استفاده از تشابه ابعادی و انتقال شرایط کانال به آزمایشگاه سبب کاهش هزینه و صرفه جویی در وقت شد که با حصول نتایج قابل قبول و قابل مقایسه با مطالعات پیشین، می توان به کارگیری این روش را در شرایط کنتر ل شده ی آزمایشگاه برای مناطق مشابه نیز پیشنهاد نمود.
    کلیدواژگان: روش اینگهام، روش موریتز، مدل فیزیکی، نشت و نفوذ
  • خدیجه خرمن دار *، علی مهدوی صفحات 121-135
    امروزه آلودگی محیط به فلزات سنگین در نتیجه فعالیت های بشر به عنوان یکی از چالش های مهم در ارتباط با حفاظت منابع آب و خاک است. گیاه پالایی روشی است که در آن از گیاهان برای جذب آلاینده ها استفاده شده و می تواند به طور بالقوه برای احیای آب ها و خاک های آلوده به فلزات سنگین به کار رود. پژوهش حاضر با هدف بررسی توانایی نهال های سه ماهه آکاسیا ویکتوریا ((Acacia victoriae در تجمع کادمیوم در اندام های خود (شاخساره و ریشه)، انتقال آن از بخش ریشه به شاخساره و درک اثر تجمع کادمیوم در برخی از صفت های مورفولوژی این گونه اجرا گردید. برای این منظور 12 نهال سه ماهه آکاسیا ویکتوریا((Acacia victoriae در چهار غلظت (0، 10، 50، 100 میلی گرم برلیتر) کادمیومبرای یک دوره 45 روزه در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار در نظرگرفته شد. نتایج نشان داد که با افزایش جذب کادمیوم ارتفاع، زی توده و مقاومت گیاه در مقایسه بانمونه های شاهد به طور معنی داری کاهش یافتند و علائم سمیت کادمیوم درغلظت بالا به صورت کلروز، نکروز و کاهش تعداد برگ ها، کاهش انشعابات و تغییر رنگ ریشه ها قابل ملاحظه بود. همچنین تجمع کادمیوم در ریشه و اندام های هوایی گیاه با افزایش غلظت کادمیوم افزایش یافتندو میزان تجمع کادمیوم در بافت ریشه نسبت به اندام های هوایی درهمه تیمارها بیشتر بود. به طوری که در ریشه ، ساقه و برگ های این گونه به ترتیب، بیش از 72 درصد (33/19433 میلی گرم برکیلوگرم)، کمتر از 17 درصد (4630 میلی گرم برکیلوگرم) و کمتر از 11 درصد (33/2853 میلی گرم برکیلوگرم) کادمیوم، درغلظت 100میلی گرم بر لیترتجمع یافتند. ضریب تجمع زیستی ریشه و ساقه،فاکتور انتقال، ضریب غنی سازی و شاخص جذب نیز به ترتیب9/184، 20/71، 39/0، 014/0، 73/7697 میلی گرم برکیلوگرم در بالاترین غلظت تخمین زده شد. در واقع Acacia victoriaeبا تجمع کادمیوم در ریشه ها این توانایی را دارد که از انتقال این فلز به بخش های هوایی و بروز سمیت درگیاه جلوگیری کند. بنابراین می توان از این گونه بیابانی به منظور پالایش خاک های آلوده به کادمیوم، به روش تثبیت گیاهی بهره برد.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، تثبیت گیاهی، زی توده، شاخص جذب، کادمیوم
  • مهرداد نوروزی، سید حسن طباطبایی*، محمدرضا نوری، حمیدرضا متقیان صفحات 137-150
    بایوچار، نام ترکیب آلی پایداری است که از تجزیه گرمایی هر نوع زیست توده تحت شرایط محدودیت اکسیژن که پیرولیز گفته می شود تهیه می گردد و در کشاورزی به منظور اصلاح شرایط فیزیکی و شیمیایی خاک استفاده می شود. هدف اصلی در این پژوهش، بررسی اثرات بایوچار برگ خرما بر خصوصیات فیزیکی و رفتار رطوبتی خاکی با بافت لوم شنی بود. پنج نوع بایوچار تحت شرایط دمایی متفاوت (300، 350، 400، 450 و 500 درجه سانتیگراد) و مدت حرارت 3 ساعت با استفاده از یک بوته برقی تهیه شد. بایوچارها با نسبت وزنی 3 درصد، بطور یکنواخت و بصورت پودری با خاک عبور داده شده از الک 2 میلی متر مخلوط شده و به مدت 2 ماه خوابانده شدند، سپس منحنی مشخصه رطوبتی مبتنی بر مدل ون گنوختن تعیین شد. رطوبت در وضعیت های ظرفیت مزرعه (FC)، نقطه پژمردگی دائم (PWP)، آب قابل دسترس گیاه (PAWC)، ظرفیت نگهداری رطوبت (WHC) و درصد اشباع ( ) تعیین شدند. بر اساس نتایج بدست آمده، با افزایش دمای پیرولیز در دامنه 300 تا 500 درجه سانتیگراد تغییرات معنی داری در خصوصیات فیزیکی و رفتار رطوبتی خاک ایجاد نشد ولی بطور کلی کاربرد بایوچار باعث کاهش معنی دار (P<0.01) وزن مخصوص ظاهری گردید که به چگالی پایین ذرات بایوچار و نقش آن در بازآرایی منافذ خاک و تشکیل منافذ ثانویه نسبت داده می شود. مقادیر میانگین WHC، PAWC، و FC به ترتیب به میزان 4/24، 1/20، 4/23 و 24 درصد نسبت به تیمار شاهد (خاک بدون بایوچار) افزایش پیدا کردند ولی PWP تغییرات معنی داری نداشت. داده های منحنی های مشخصه رطوبتی نشان داد که بایوچار باعث افزایش معنی دار (P<0.01) منافذ بزرگتر از μm 2/0 که به لحاظ ذخیره رطوبت قابل دسترس گیاه حائز اهمیت است می گردد.
    کلیدواژگان: آب قابل دسترس گیاه، بایوچار، ظرفیت نگهداری رطوبت
|
  • Farhad Misaghi *, Hossein Dehghanisanij Pages 1-14
    The continued increase in demand in arid and semi-arid countries, increasing the gap between supply and demand for water in the future. Therefore, in these areas, especially in the agricultural sector an urgent need for water resources management, demand management and allocation is to avoid critical situations. The aim of this study was to evaluate the effects of increasing irrigation efficiency along with the development of cultivation on return water, and the reserves of underground water using SWAT model. SWAT model is a conceptual and half- distribution model at the basin scale that has high computational efficiency. After the simulation basin during the period 2005 to 2014 in base conditions and perform calibration and validation of model outputs, two scenarios of increased irrigation efficiency without increasing the area under cultivation and increasing irrigation efficiency along with increased cultivation was introduced to the models. Based on the results, by increase irrigation efficiency, the water used in agricultural production decreased from 330 million cubic meters per year to 186 million cubic meters per year in base conditions. Also the volume of return flow to the area decreased of 133 million cubic meters per year in base scenario to 0.22 and 1.96 million cubic meters per year in the scenario of increased irrigation efficiency without increasing the area under cultivation and increasing irrigation efficiency along with increased acreage respectively. The return of the amount of water feeding the aquifer from 29.6% in basic conditions with increasing irrigation efficiency reaches zero.
    Keywords: cultivation, groundwater recharge, irrigation efficiency, SWAT model
  • Hamideh Noory*, Sara Pashankpoor, Abdol Majid Liaghat, Arezo Nazi Ghameshloo, Mohammadreza Yazdani Pages 15-30
    In this research, an operational simulation model was developed to indicate the importance of agricultural bore wells as an irrigation water resource and sustainable management of them to supply irrigation demand of paddy fields. The main approach of this research was based on maximum using of local water resources (e.g. wells, ponds). In the proposed model, crop evapotranspiration, irrigation requirement and interval and water head in soil and bore well are daily calculated based on input data and simulation equations. Then, using of obtained irrigation scheduling and considering the limitation of minimum permission level in bore well, water harvesting days from bore well, pumping discharge and time, pond water in fields and runoff are calculated. Simulation of groundwater level fluctuation in the out of paddy rice growing season in unsaturated condition of soil was computed by Hydrus-1D. The model was run for paddy fields of Rasht Rice Research Institute for normal year; The results indicated that 10 irrigation events were required that six and four of them were supplied by bore well and canal, respectively. The obtained results in the studied paddy fields showed that shallow groundwater level was discharged by precipitation in the out of paddy rice growing season and raised from depth of 4.85 m to 1.82 m. Therefore, operation of bore wells during paddy rice growing season as well as considering minimum permission water head does not cause considerable groundwater drawdown and unsustainable operation
    Keywords: hydrus-1D, irrigation, shallow groundwater, simulation model
  • Ali Mohammadi Torkashvand *, Ebrahim Pazira, Naghi Haghighat Pages 31-44
    Management practices and applying advanced techniques for conserving soil moisture is an appropriate way to exploit water resources. In this research, the effect of some organic wastes and a superabsorbent on soil available water and delay in permanent wilting point of a soil in steep slopes of Roodbar, Guilan province was investigated. Treatments including 10, 20 and 50% volumetric of tea waste, olive waste and municipal waste compost with the values 1, 2, 4, 8 and 16 g of a super absorbent (A200) in a completely randomized design were used in a roofed outdoor of Islamic Azad University at temperature range of 28-26 °C. In order to provide moisture retention curve and determination of field capacity (FC) and wilting point (PWP) in treatments from filter paper method was used. After soil saturation, the time to reach a saturated soil to PWP was calculated. Results showed that the effect of treatments on the moisture coefficients of FC and PWP was significant at 1% level. The most significant delays in PWP coefficient (at 1% level) in 50% municipal wastes compost and 16 g/kg superabsorbent respectively with a delay of 19 and 30 days were obtained. In general, the use of agricultural wastes (10%) in combination of superabsorbent (a rate of 5 g/kg) is associated with favorable outcomes.
    Keywords: field capacity, moisture curve, municipal wastes compost, tea wastes
  • Maryam Shafaei *, Ahmad Fakherifard, Yagob Dinpashoh, Rasoul Mirabbasi Pages 45-58
    Investigation of precipitation characteristics is necessitate in understanding and predicting phenomena of precipitation such as runoff and flood. Therefore in this study, dependence among the main characteristics of a rainfall event (i.e., rainfall depth R, maximum rainfall depth M, wet period L, and dry period D) were modeled using D-vine structure. Firstly, different multivariate probability distributions were built, making all the permutations of the conditioning variables and then Archimedean and Elliptic copulas were used for fitting each pair-copula. The best copula family was selected for fitting on each pair-copula according to different criteria. In the next stage, M-R-D-L structure, i.e., with D conditioned by L, R by D and L, and M by R, D, and L, was known as the most suitable structure considering to AIC and BIC criteria. Finally, rainfall event characteristics were simulated using the selected structure. In order to evaluation of simulation accuracy of proposed model, the main statistics of simulated variables were compared with those of observed variables. The results showed that the majority of simulated statistics have good accordance with observed statistics.
    Keywords: archimedean copula, maximum rainfall depth, probability distributions, pair, copula, rainfall depth, simulation
  • Faezeh Rajabzadeh * Pages 59-72
    Land use changes investigation requires the use of rapid methods and new techniques, respectively. The use of remote sensing and GIS and integrating them with accurate information and field data prepared multipurpose decision. In this study, used images of Landsat 2, sensor MSS June 1975, Landsat 7, ETM 2002, and Landsat 8 sensor OLI June 2013, from USGS site for developing maps and survey land use changes over the period of 38 years in ENVI and ERDAS software. The Landsat 5, TM sensor image, June 1991, used to prepare land use maps and compared with 2002 and 2013, to predict land use change in 2024. Results related to land use changes in the past 38 years show a reduction of 12% (9/7060 hectare) orchard area and an increase of 7% and 5% of residential areas and agricultural lands, respectively. Also the predicted land use changes in 2024 represents a decrease of 2% compared to the current state of the orchard, while the almost constant level of agricultural land, and residential area will increase 2 percent.
    Keywords: land use, markov chain, remote sensing
  • Nasser Shamskia *, Hossein Sedghi, Mehrdad Esfandyari Pages 73-90
    Various parameters, such as rainfall, region height, evaporation rate, temperature, climate factors, drainage, topography and geology of the basin effect runoff in watersheds. Due to the interrelation of some of the mentioned parameters, their quality and effect on runoff may be different for each region. This paper presents a statistic assessment of the parameters that are effective on runoff and spatial zoning of surface water resources in central Zagross, west of Iran. The results showed a relationship between logarithmic distribution of surface runoff, and temperature and height variables with a 0.795 - 0.851 R2 coefficient of determination, applying statistical analysis and multi-variable regression method for the parameters. Considering 80 selected stations of the studying area with a correlation of 0.923, the runoff distribution in the form of discharge logarithm related to rain logarithm and height variable with confidence level of 95% showed meaningful and acceptable relation .The zoning plan was prepared through ArcGIS software on the basis of weighting effect index of each variable. The analysis of factors which affect runoff formation, and also analysis of the effect of the mentioned variables on preparing zoning plan showed tremendous movement of potentially appropriate water resources regions from south towards north and east of the studying area. Furthermore, there was approximate correspondence between hydrological parameters and determination of suitable water resources location, and statistic multi-variable regression analysis, logistic and weighting index determination of variables methods.
    Keywords: hydrological parameters, multi, variable regression, rainfall, runoff, water resources zoning
  • Samaneh Amanaabadi *, Mohammad Hossein Mohammadi, Mohammad Hasan Masih Abadi Pages 91-104
    Direct measurement of soil moisture characteristics curve (SMC) due to spatial and temporal variation is labor and expensive. Therefore, estimation of SMC from basic soil properties which can be measured easily would be satisfactory. In this study, a dataset containing 50 particle size distributions (PSD) data of UNSODA were selected to verify parametric and nonparametric (ROSETTA model). Results indicated that SMC is easily predictable by means of PSD curve and parametric models could predict SMC more accurate than ROSETTA software. In order to determine the effect of the number of model input in prediction of SMC two methods were used, full PSD method using at least 4 mass particle frequencies, semi PSD method using sand, silt and clay percentages as a model input. Statistical analysis revealed that semi PSD method is the best fitted model to experimental data. The semi PSD method predicted SMC more accurately in comparison with other methods as a result of data independency. The predicted SMC is continuous and more reliable in drying. So the semi PSD method could be used in irrigation programming. Since, sand, silt and clay percentages are easily available soil properties and their spatial-temporal variability are approximately constant, our method can be used as an alternative to predict SMC in large scale studies.
    Keywords: parametric model, particle size distribution, soil moisture characteristics curve
  • Ehsan Tavakoli * Pages 105-120
    The high amounts of losses from irrigation canals have resulted in lining the conveyance canals being as an important measure in order to increase water conveyance efficiency. The economical justification of earthen canals lining requires investigating the amount of seepage and infiltration in such canals. In this study, using a physical model and dimensional analysis, the water seepage loss from Boldaji earthen canal, Borujen city, Chaharmahal and Bakhtiari province, with loamy soil, was determined in the range of 40 to 100 liters per second flow rates. The empirical equations such as Moritz, Ingham, Molesworth and Yennidumia, Offengenden, Davis-Wilson and Indian equations were chosen for seepage estimation. Results showed that before modifying the coefficients of equations, the results of the modified Ingham have the highest correlation coefficient (0.917) with measured values. Independent variables of this method are water depth, canal length and wetted perimeter. Allocating the highest value of R2 (> 0.90) besides the lowest value of RMSE (
    Keywords: infiltration, seepage, Ingham method, Moritz method, physical model
  • Khadijeh Khermandar *, Ali Mahdavi Pages 121-135
    As a result of human activities, metal pollution has become one of the most important challenges in soil and water conservation area today. Phytoremediation utilizes plants to uptake contaminants and can potentially be used to remediate metal contaminated soils and waters. This study was carried out with the aim of assessing the ability of Acacia victoriae three months old seedlings in the accumulation of cadmium in their parts (stem and root), transfer it from the roots to the stems and to understand the effect of Cd accumulation on some morphology attributes of the plant. For this purpose, 12 seedlings of A.victoriae three months old seedlings were exposed to Cd in 4 different concentrations: 0, 10, 50 and 100 (mg/l) for period 45 days in completely randomized design with 3 replicates per treatment were considered. The results showed significantly reduction of height, biomass and resistance were observed, compared to the control plants and also symptoms of toxicity in the leafs which become thin, yellow and with brwon spots in high concentrations of Cd were notably. Also Cd accumulation in roots and aerial parts increasing trend with increasing Cd supply up to 100 (mg/l) and root tissue concentration regards to Cd concentration was higher than stem tissues concentration at all treatments. Cdwere accumulated in the roots, stems and leafs of seedlings, more than 72% (19433.33 mg/kg), under 17% (4630 mg/kg) and under 11% (2853.33 mg/kg) exposed to 100 (mg/l), respectively. Bioconcentration Coefficient root and stem, Translocation Factors, Enrich Coefficient and Uptake Index were determined 184.9, 71.20, 0.39, 0.014, 7697.73 mg/kg in high concentrations of Cd, respectively. Indeed, the results confirmed that A.victoriae had the ability to accumulate Cd in the roots so that prevented Cd toxicity symptom. Generally, this desert plant can be used in the process of remediation of Cd soil polluted by way of phytostabilization.
    Keywords: biomass, cd, phytostabilization, soil pollution, uptake index
  • Mehrdad Nowroozi, Seyed Hassan Tabatabaei *, Mohammad Reza Nouri, Hamidreza Motaghian Pages 137-150
    Biochar is a durable organic compound obtained by thermal decomposition of biomass under oxygen-limited conditions (called pyrolysis). It is used for improving chemical and physical properties of soil in agriculture. The main objective of this paper was to evaluate the effects of biochar, produced from date palm’s leaves, on the physical properties and hydrological behavior of a sandy loam soil by carrying out a pot experiment. Pyrolyzed at different temperatures (300, 350, 400, 450 and 500 degree of centigrade) in an electric furnace five biochars were obtained. Biochars were in powdered form and evenly added to soil (air-dried and passed through a 2 mm sieve) at the rate of 3% (w/w) and incubated for 2 months. Water retention curves (WRCs) based on Van Genuchten model determined. By measuring gravimetric water content at field capacity (FC) and permanent wilting point (PWP), plant available water content (PAWC) calculated. Also, water holding capacity (WHC) and saturation percentage ( ) determined. The results showed that by increasing pyrolysis temperature from 300 to 500 degree of centigrade, physical properties and hydrological behavior of the soil had not significant changes. Generally, soil bulk density (BD) significantly (P
    Keywords: biochar, plant available water, soil structure, water holding capacity