فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و سوم شماره 5 (1395)
  • سال بیست و سوم شماره 5 (1395)
  • 340 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1395/12/15
  • تعداد عناوین: 21
|
  • صفر معروفی*، مسعود شاکرمی، قاسم رحیمی صفحات 1-23
    سابقه و هدف
    به کارگیری فاضلاب در بخش کشاورزی هر چند با مزایای زیادی توام است، اما به دلیل اینکه این گونه آب ها، حاوی میکروارگانیزم های بیماری زا و در برخی از شرایط فلزات سنگین و یا ترکیبات آلی و معدنی مضر دیگری می باشند، می-توانند اثرات زیست محیطی بسیار نامطلوبی مانند آلودگی منابع آب (به ویژه آب های زیرزمینی)، خاک و گیاه را به بار آورند لذا تلاش برای دستیابی به نحوه دفع مناسب فاضلاب در محیط زیست ضروری است. بنابراین هدف از این تحقیق، تاثیر نوع فاضلاب بر انتقال فلزات سنگین و ترکیبات شیمیایی در یک ستون خاک با پوشش گیاه ریحان می باشد.
    مواد و روش ها
    تحقیق حاضر در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تیمار آبیاری و سه تکرار در شرایط لایسیمتری انجام گرفت. تیمارهای بکار برده شده شامل فاضلاب خام (1W)، پساب تصفیه شده (2W) و ترکیب 50 درصد فاضلاب خام و آب معمولی (3W) بودند. برای اجرای طرح از نه عدد لایسیمتر حجمی (126 ×30 ×30 سانتیمتر) که دارای سه لایه خاک بودند، استفاده شد. تغییرات بافت خاک از قسمت فوقانی به سمت پایین به ترتیب رسی، لوم رسی و لوم رسی شنی بود. پس از طراحی و آماده سازی لایسیمترها، گیاه ریحان در آنها کشت و در پایان هر دوره آبیاری، میزان فلزات سرب، نیکل، مس، روی و همچنین میزان ترکیبات شیمیایی نیتروژن- نیتراتی، فسفر- فسفاتی و پتاسیم در تیمارهای مختلف محاسبه شد.
    یافته ها
    نتایج این تحقیق بیانگر آن است که ستون های خاک (تحت شرایط کشت گیاه ریحان) مورد استفاده توانایی خوبی در نگهداری نیکل، سرب، روی، مس، نیتروژن- نیتراتی، فسفر- فسفاتی و پتاسیم موجود در فاضلاب را دارد. به طوری که میانگین مقدار تمام پارامترهای فوق همواره کمتر از میانگین مقدار آن ها در فاضلاب های ورودی به لایسیمتر است .اگر چه با استمرار کاربرد فاضلاب مقادیر نیکل، سرب، روی، مس، نیتروژن- نیتراتی، فسفر- فسفاتی و پتاسیم موجود در آب های مصرفی رو به فزونی نهاد اما میزان این پارامترها بسیار پایینتر از حدود مجاز ارائه شده می باشد. نتایج به دست آمده نشان داد که نوع آب آبیاری بر میزان تمام پارامترهای فوق (بجز نیکل و سرب) اثر معنی دار داشت. از لحاظ بزرگی و معنی داری، الگوی روی، پتاسیم، نیتروژن نیتراتی و فسفر- فسفاتی به صورت 3W =2W
    نتیجه گیری
    با توجه به روند صعودی فلزات سنگین و همچنین نیترات موجود در زه آب، باید دقت ویژه ای در استفاده از فاضلاب به ویژه فاضلاب خام مبذول گردد، زیرا با گذشت زمان و تجزیه مواد آلی، این عناصر می توانند وارد آب های زیرزمینی شده و برای انسان و محیط زیست خطرآفرین باشند.
    کلیدواژگان: فاضلاب خام، پساب تصفیه شده، لایسیمتر، فلزات سنگین
  • حسین ریاحی*، اکرم سیفی صفحات 25-45
    سابقه و هدف
    آرایش قطره چکان ها از مهمترین و اساسی ترین پارامترهای طراحی و اجرای سیستم-های آبیاری قطره ای است که تحت تاثیر الگوی توزیع رطوبت خاک قرار می گیرد. الگوی توزیع رطوبت خاک در سیستم های آبیاری قطره ای سطحی و زیرسطحی تاثیر ویژه ای بر پارامترهای طراحی از قبیل آرایش قطره چکان ها و لوله های فرعی ، محدوده توسعه ریشه گیاه، راندمان کاربرد آب در آبیاری قطره ای، توزیع نمک در خاک دارد. بنابراین ارائه روابطی بین بافت خاک، دبی قطره چکان، حجم آب نفوذ یافته به زمین، حجم خاک خیس شده و زمان برای تخمین قطر و عمق پیاز رطوبتی می تواند کمک شایانی در طراحی آرایش بهینه قطره چکان ها و مدیریت سیستم آبیاری نماید. از مهمترین این روابط، معادلات طراحی تجربی می باشند که مبتنی بر تحلیل آزمایشگاهی و روش آنالیز ابعادی باکینگهام ارائه شده اند. . هدف اصلی در پژوهش حاضر بررسی عملکرد روش برنامه نویسی بیان ژن در طراحی آرایش قطره چکان های سیستم های آبیاری قطره ای در ایران با دبی قطره چکان و بافت خاک مختلف در مقایسه با معادلات تجربی است.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق از رویکرد برنامه نویسی بیان ژن(GEP) برای استخراج روابط بدون بعد الگوی توزیع رطوبت خاک با استفاده از مجموعه داده های دبی قطره چکان و بافت خاک استفاده شده است. برنامه نویسی بیان ژن در نرم افزار MATLAB انجام شده است. در کد تهیه شده عملگرها و توابع قابل استفاده در فرآیند استخراج روابط عبارتند از: جمع، تفریق، ضرب، تقسیم، جذر، لگاریتم طبیعی، توان دو، تانژانت هایپربولیک، سینوس، کسینوس، تابع نمائی، تابع توانی، قدرمطلق، جزء صحیح و شرط که با استفاده از قابلیت برنامه نویسی بیان ژن توابع تولیدی را ارائه می دهند. در این تحقیق معادلات کاربردی به صورت توابعی از حجم آب کاربردی در زمان آبیاری، هدایت هیدرولیکی خاک و زمان با برنامه نویسی بیان ژن بهینه سازی شدند. نتایج GEP با داده های اندازه گیری شده و روابط تجربی مقایسه شد. در نهایت براساس نتایج تحلیل بهینه پارتو در برنامه GEP، جداول طراحی کاربردی برای انتخاب بهینه آرایش قطره چکان ها منطبق بر شرایط ایران و در محدوده دبی قطره چکان و بافت خاک تهیه و ارائه شد.
    یافته ها
    مقایسه نتایج بهینه سازی با GEP و مجموعه روابط تجربی موجود در پیش بینی عمق توسعه پیاز رطوبتی (،2/0 RMSE= ،%12 MAPE=، 99/0 R2=) و در برآورد قطر پیاز رطوبتی ،19/0 RMSE= ،%5/18 MAPE=، 99/0 R2=) نشان داد که که دقت نتایج بهینه سازی مبتنی بر GEP نسبت به روابط تجربی قبلی بهتر است. نتایج معادلات شواتزمن و زار (1985) در تخمین عمق پیاز رطوبتی ،12/0 RMSE= ،%5/18 MAPE=، 99/0 R2=) و در تخمین قطر پیاز رطوبتی ،72/0 RMSE=،%92 MAPE=،97/0 R2=) است که نتایج بهینه سازی GEP هم دقت بهتری داشته و همه با محدوده کاربردی وسیعتر قابلیت استفاده در انواع خاک های مختلف و قطره چکان های با دبی گسترده منطبق بر شرایط ایران را دارد. پس از تائید دقت نتایج روابط حاصله از GEP، جداول طراحی کاربردی برای آرایش و فواصل قطره چکان های مختلف در خاک های شنی، سیلتی، لومی و رسی با اعماق متفاوت ارائه شده است.
    نتیجه گیری
    طبق نتایج، رویکرد بهینه سازی ژنتیکی نسبت به روابط قبلی دارای محدوده اعتبار وسیعتری می باشد( دبی 1 تا 50 لیتر در ساعت؛ عمق تا 110 سانتیمتر). همچنین با توجه به اینکه مدل GEP براساس مجموعه داده های آزمایشی منطبق بر شرایط قطره چکان های موجود در ایران بهینه سازی شده است و انواعی از شرایط مختلف کاربردی خاک و آب را در بر دارد، دقت مطلوب تری در تخمین الگوی توزیع رطوبت خاک در آبیاری قطره ای در ایران دارد. بنابراین استفاده از روابط ارائه شده با مدل GEP می تواند عدم قطعیت ها و خطاها در طراحی سیستم آبیاری قطره ای را کاهش داده و به بهبود کارآئی مصرف آب و عملکرد این سیستم ها در شرایط عملکردی ایران کمک نماید.
    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای، الگوی توزیع رطوبت خاک، برنامه نویسی بیان ژن، جداول طراحی، آرایش قطره چکان ها
  • علیرضا راهب، احمد حیدری*، شهلا محمودی صفحات 47-65
    سابقه و هدف
    بررسی مقدارکربن خاک اعم از کربن آلی و کربن غیرآلی (کربنات ها)، لازمه مدیریت مناسب کربن خاک در مقیاس جهانی است. تعادل میان بخش های مختلف منابع کربن از نظر محیط زیست و کیفیت خاک بسیار حائز اهمیت است. با توجه به اینکه بخش عمده ای از ایران را مناطق خشک و نیمه خشک فرا گرفته، منبع کربن غیرآلی خاک می تواند در فهم بهتر مباحث علوم خاک بسیار مهم و تاثیرگذار باشد. کربنات ها از کانی های فراوان در پوسته زمین بوده و تقریبا چهار درصد پوسته زمین را تشکیل می دهند. اهمیت کربنات ها به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک برای درک پویایی روابط حاکم بر خصوصیات مورفولوژیکی، فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک ضروری می باشد.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه ویژگی های ماکرومورفولوژیکی و میکرومورفولوژیکی و تشکیل کربناتها بر روی سنگ بستر بازالتی فاقد کربنات تحت شرایط زیست اقلیمی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. مشخصات مورفولوژیکی کربنات ها در هشت خاکرخ واقع در سه منطقه زیست اقلیمی خشک، نیمه خشک و نیمه مرطوب شمال غرب ایران تشریح و سپس خصوصیات میکرومورفولوژیکی در 21 مقطع نازک مطالعه شد.
    یافته ها
    نتایج شیمیایی بیانگر افزایش غالب مقدار کربنات کلسیم در هر سه منطقه با افزایش عمق بوده و عمق تجمع کربنات کلسیم نیز با افزایش بارندگی بیشتر می شود. تنها منبع کربنات در این خاک ها CO2 حاصل از فعالیت زیستی است که امکان تشکیل کربنات ها را فراهم آورده ولی به دلیل محدودیت بارندگی ها جابجایی آنها محدود به عمق نفوذ آب بوده و خروج کربنات ها از نیمرخ خاک روی نمی دهد. عوارض خاکساخت کربنات ها براساس خصوصیات میکرومورفولوژیک مقاطع نازک گویای غالبیت پوشش های کربناتی> گرهک های میکریتی> پرشدگی های آهک میکریتی و اسپاریتی در حفرات> پوشش های زیر سطحی> کلاهک ها وآویزه ها> پرشدگی توسط کربنات های سوزنی شکل می باشد. اندازه و فراوانی گرهک های میکریتی و پوشش های کربناتی از رژیم رطوبتی خشک تر (Weak Aridic) به مرطوب تر (Typic Xeric) افزایش می یابد. بررسی های میکروسکوپی وجود تجمعات کلسایت سوزنی شکل را تنها در مقاطع نازک تهیه شده از خاکرخ های منطقه نیمه مرطوب نشان داد. این عوارض خاکساخت در بررسی های صحرایی خاک های با فعالیت بیولوژیکی بیشتر به صورت رگه ها و شبه میسیلیوم ها مشاهده شدند. این تجمعات احتمالا در اثر تجزیه مواد آلی موجود در منافذ و برجای ماندن ترکیبات کلسیمی موجود در دیواره سلول های گیاهی و همچنین از کربناتی شدن ریشه های مرده گیاهان به وجود آمده اند.
    نتیجه گیری
    با توجه به فقدان کربنات در سنگ بستر اولیه، کل کربنات این خاک ها پدوژنیک بوده و اسیدی شدن محلول خاک در اثر انحلال CO 2 منجر به هوازدگی سریع تر بازالت و فراهمی کاتیون های قلیایی خاکی و در نهایت رسوب کربنات ها به اشکال مختلف در خاک می باشد. کربنات پودری به شکل پوشش های نازک و منقطع در بین قلوه سنگ ها موید مراحل ابتدایی تشکیل کربنات در منطقه خشک است. در حالیکه در منطقه نیمه خشک وجود گرهک های کربناته به مقدار کم در اندازه های کوچک مرحله دوم تشکیل کربنات خاکساخت بر طبق مدل گایل را نشان می دهد. حضور همزمان کربنات های میسیلیومی و گرهک های کربناتی به مقدار متوسط تا فراوان و سخت لایه های کربناتی (افق پتروکلسیک) درمنطقه نیمه مرطوب می تواند بیانگر مراحل نهایی توسعه و تکامل کربنات ها در این مناطق باشد.
    کلیدواژگان: آهک میکریتی، آهک اسپاریتی، خصوصیات میکرومورفولوژیک، خاکرخ، پوشش زیرسطحی
  • محمد پروین نیا *، خاطره احمدی صفحات 67-86
    سابقه و هدف
    آلودگی فلزات سنگین به عنوان یک مشکل جهانی در عرصه محیط زیست مطرح است. در منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس، به دلیل تاسیس صنایع مختلف گازی، احتمال فلزات سنگین ناشی از فعالیت های صنعتی، بر روی خاک های منطقه زیاد است و به یک مشکل جدی تبدیل شده است. ورود فلزات سمی از طریق فعالیت های انسانی باعث آلودگی خاک و در نتیجه آب زیرزمینی شده است، به طوری که میزان غلظت این عناصر، در خاک و آب زیرزمینی، در بسیاری از نقاط صنعتی بیش از حد مجاز است و یا به زودی به بیش از حد مجاز خواهد رسید. ردیابی یک فلز سنگین در خاک کار بسیار مشکل، وقت گیر و پرهزینه است، فلزات سنگین در خاک قادرند در اعماق زمین نفوذ کرده و باعث آلودگی شدید آب های زیرزمینی شوند. هدف از این مطالعه بررسی میزان غلظت فلزات سنگین با استفاده از دو معیار فاکتور غنی شدگی و شاخص زمین انباشتگی در خاک سطحی منطقه و مدل سازی حرکت فلزات روی، مس، نیکل و کادمیوم در خاک به سمت آب های زیرزمینی منطقه است.
    مواد و روش ها
    در ارزیابی اول 10 ایستگاه و در بررسی دوم از 13 محل موردنظر نمونه برداری در عمق صفر تا پنج سانتی متر از سطح خاک انجام شد و غلظت فلزات سنگین در ارزیابی اول با استفاده از دو معیار فاکتور غنی شدگی و شاخص زمین انباشتگی و در ارزیابی دوم با استفاده از روش های تجزیه کامل و دسترسی بیولوژکی به دست آمد. سپس حرکت فلزات روی، مس، نیکل و کادمیوم با استفاده از مدل های SEEP/W و CTRAN/W شبیه سازی شدند.
    یافته ها
    نتایج آزمایش های انجام شده نشان داد که فلزات کادمیم، کبالت، مس، نیکل، سرب، روی، آهن، آلومینیوم، وانادیوم، کلسیم و آرسنیک وجود دارد. نتایج بیانگر این است که عناصر سرب، کادمیم و کبالت در همه نمونه ها نسبت به بقیه عناصر غنی شدگی بیشتری و عناصر مس، آهن و کروم، کمترین غنی شدگی را نشان می دهند. شاخص زمین انباشتگی در دو عنصر سرب و کادمیم در تمام نمونه-ها و عنصر کبالت در چهار نمونه آلودگی خاک را نشان می دهد.
    نتیجه گیری
    بیش ترین غلظت میانگین فلز سنگین موجود در خاک منطقه عسلویه با استفاده از تجزیه کامل، مربوط به فلز منگنز به مقدار 09/1323 میلی گرم بر کیلوگرم و کمترین آن مربوط به فلز آرسنیک به مقدار 28/12 میلی گرم بر کیلوگرم است. دسترسی بیولوژیک عنصر منگنز به مقدار 48 میلی گرم بر کیلوگرم و از سایر عناصر بیش تر است و کادمیوم به مقدار 09/0میلی گرم بر کیلوگرم از بقیه عناصر کم تر است. مدل سازی حرکت چهار فلز نشان می دهد حرکت فلز کادمیم به سمت آب های زیرزمینی بیش از سایر فلزات است و 156 روز طول می کشد که به سطح آب زیرزمینی در محل مورد نظر برسد، حرکت فلز مس نیز کمتر از سایر فلزات است.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، شاخص زمین انباشتگی، عسلویه، غنی شدگی، فلزات سنگین
  • حمید سعیدی*، ابوالفضل اکبرپور، اکبر باغوند، محمدحسین تیک سخن، صادق صادقی طبس صفحات 87-103
    رشد جمعیت و توسعه کشاورزی و صنعتی نیاز روز افزون به استفاده از منابع آب زیرزمینی را موجب می گردد. از این-رو کیفیت این منابع از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در برخی آبخوان ها به علت توزیع ناهمگون منابع آلاینده، برداشت متمرکز بی رویه در نقاط خاص و یا تفاوت جنس آبخوان، کیفیت آب آن در نواحی مختلف بسیار متغیر است. در این موارد در صورت عدم امکان حذف آلودگی، می توان با اجرای سیاست بهینه یهره برداری، غلظت آلاینده ها را تا حد امکان در سطح آبخوان یکنواخت کرد. در این تحقیق، یک مدل شبیه ساز-بهینه ساز آب های زیرزمینی، با هدف کمینه نمودن گرادیان غلظت در محدوده آبخوان ارائه گردید. مدل مذکور از تلفیق مدل های شبیه سازی کمی و کیفی آبخوان با الگوریتم بهینه سازی هوشمند فاخته در محیط برنامه نویسی MATLAB حاصل شد. مدل شبیه ساز-بهینه ساز برای یک دوره پنج ساله در منطقه مورد مطالعه اجرا گردید. نتایج نشان داد گرادیان غلظتEC در چاه های منتخب، در صورت اعمال سیاست برداشت بهینه نسبت به عدم اجرای این سیاست، به میزان 12 درصد کاهش دارد. به علاوه با مقایسه مقادیر غلظت EC اولیه و مقادیر غلظت پس از بهینه سازی، مشاهده شد این مقادیر در محل چا ه ها کاهش چشم گیری داشته است. بنابراین می توان بیان نمود که اعمال سیاست برداشت ارائه شده، علاوه بر تعدیل گرادیان غلظت، در کاهش غلظت EC آبخوان نیز موثر است.
    کلیدواژگان: آبهای زیرزمینی، گرادیان غلظت، هدایت الکتریکی، روش های بهینه سازی هوشمند
  • بهناز صمدزاده، یحیی کوچ*، سیدمحسن حسینی صفحات 105-121
    سابقه و هدف
    خاک بخش مهمی از اکوسیستم ها به حساب می آید که گونه های مختلف درختی با تفاوت در زیتوده رو زمینی و زیرزمینی، ساختار تاج، کیفیت و کمیت لاشبرگ تحت شرایط عرصه ای یکسان بر ویژگی های آن اثرات مختلفی دارند. با توجه به اهمیت شناخت و مطالعه مشخصه های زیستی، شاخص های مناسب برای ارزیابی کیفیت و سلامت خاک، در این تحقیق به مطالعه تغییرپذیری زیتوده ریزریشه ها، تعداد و زیتوده کرم های خاکی و میزان تصاعد دی اکسید کربن از خاک سطحی به تفکیک گونه های بومی پهن برگ سطوح جلگه ای شمال کشور (ممرز، لرگ، بلندمازو و افراپلت) پرداخته شده است.
    مواد و روش ها
    پس از جنگل گردشی در عرصه جنگلی جلگه ای واقع در شهرستان نور، گروه هایی (لکه هایی) از گونه های پهن برگ مذکور شناسایی و از هر گونه درختی 5 درخت سالم در یک کلاسه قطری یکسان انتخاب گردید. در زیر هر تک درخت جنگلی عمل نمونه برداری خاک و لاشبرگ در راستای شمالی انجام پذیرفت. نمونه برداری در فصل رویش (مردادماه) از دو موقعیت کنار تنه اصلی درخت و دور از تنه (زیر تاج درخت) در میکروقطعه نمونه (سطح30 × 30 سانتی متری و عمق 15سانتی متر) صورت گرفت.
    یافته ها
    تجزیه واریانس مشخصه های کیفی لاشبرگ، مشخصه های فیزیکی (بجز رس و رطوبت) و شیمیایی خاک حاکی از وجود تفاوت آماری معنی دار در بین گونه های درختی مورد مطالعه می باشد. بیشترین زیتوده ریزریشه بطور معنی دار به خاک تحتانی گونه لرگ (79/92 گرم بر متر مربع) اختصاص داشته و گونه های افراپلت (46/71 گرم بر متر مربع)، ممرز (21/62 گرم بر متر مربع) و بلندمازو (44/31 گرم بر متر مربع) در رتبه های بعدی قرار داشتند. بیشترین تراکم کرم های خاکی به خاک تحتانی گونه ممرز (50/2 عدد در متر مربع) اختصاص داشته و تفاوت آماری معنی داری را با گونه های درختی افراپلت و لرگ (90/1 عدد در متر مربع) و بلندمازو (70/0 عدد در متر مربع) نشان داد. زیتوده کرم های خاکی در بخش تحتانی بلندمازو (61/8 میلی گرم در متر مربع) به طور معنی داری کمتر از گونه های درختی افراپلت (21/24 میلی گرم در متر مربع)، لرگ (66/24 میلی گرم در متر مربع) و ممرز (59/29 میلی گرم در متر مربع) بوده است. بالاترین مقدار تصاعد دی اکسید کربن از خاک، بطور معنی دار، به ترتیب تحت پوشش درختی ممرز (47/0 میلی گرم دی اکسید کربن در گرم خاک در روز)، افرا پلت (44/0 میلی گرم دی اکسید کربن در گرم خاک در روز)، لرگ (32/0 میلی گرم دی اکسید کربن در گرم خاک در روز) و بلندمازو (27/0 میلی گرم دی اکسید کربن در گرم خاک در روز) مشاهده شد. مطابق با نتایج، پارامترهای کیفی لاشبرگ و خاک متاثر از موقعیت نمونه برداری در میان گونه های درختی مورد مطالعه نبوده است. بررسی همبستگی بین مشخصه های زیستی با پارامترهای لاشبرگ و فیزیکوشیمیایی خاک بیانگر تاثیر بیشتر شاخص های کیفی لاشبرگ و شیمی خاک بر پارامترهای زیستی می باشد.
    نتیجه گیری
    نتایج این پژوهش حاکی از آنست که حضور درختان جنگلی تاثیر متفاوت قابل توجهی بر شاخص های زیستی و همچنین مشخصه های کیفی لاشبرگ و فیزیکوشیمیایی خاک دارد. نتایج این پژوهش می تواند در خصوص اولویت بندی انتخاب گونه پهن برگ جهت احیای مناطق تخریب یافته بخش جلگه ای شمال کشور به مدیران کمک شایانی نماید.
    کلیدواژگان: کیفیت خاک، زیتوده ریزریشه، زیتوده کرم خاکی، تصاعد دی اکسید کربن
  • امیرحسین هاتفی اردکانی، مصطفی کریمی*، محمدرضا اختصاصی، عباس پایدار اردکانی صفحات 123-140
    سابقه و هدف
    شناسایی مناطق شور و تهیه نقشه های رقومی میزان شوری خاک ها، گامی موثر در مدیریت صحیح اراضی شور به شمار می رود. از آنجا که بخش وسیعی از کشور ما را اراضی شور تشکیل می دهد، اهمیت این موضوع بشدت احساس می شود. شوری خاک یکی از مراحل تخریب زمین بوده که منجر به کاهش بهره وری نهایی در خاک می شود. شوری خاک می تواند ناشی از فرایندهای طبیعی یا اعمال انسانی باشد اما در هر صورت یکی از مخاطرات جدی محیط می باشد. لذا تهیه نقشه شوری خاک باعث ارتقاء سطح مدیریت شده و در فرایند تصمیم گیری برای برنامه ریزی توسعه پایدار مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه تهیه نقشه های شوری خاک به کمک تصاویر ماهواره ای و تکنیک های سنجش از دور براحتی امکان پذیر است و تحقیقات زیادی جهت پایش شوری خاک به کمک تصاویر ماهواره ای در اکثر نقاط جهان انجام شده است. با توجه به مشکلات تولید نقشه های شوری خاک از داده های ماهواره ای در این تحقیق دو رویکرد مدل سازی و طبقه بندی در تولید نقشه های خاک ارزیابی شده اند. هدف از تحقیق حاضر نیز ارزیابی روش مدل سازی و طبقه بندی های نظارت شده به منظور تهیه نقشه شوری خاک با استفاده از تلفیق تصاویر ASTER و ETM (که کمتر مورد توجه قرار گرفته است) در شرق دشت سمنان می-باشد.
    مواد و روش ها
    به منظور انجام تحقیق حاضر ابتدا، پس از تعیین موقعیت منطقه، با تشکیل یک شبکه بر روی تصویر منطقه، موقعیت نقاط نمونه برداری مشخص گردید. در مرحله بعد با انجام پیمایش های صحرایی، نمونه-برداری انجام و سپس مقدار EC اندازه گیری شدند. سپس با اعمال پیش پردازش داده های ماهواره ای و همچنین تکنیک های پردازش تصویر از قبیل آنالیز مولفه های اصلی، ادغام باندهای چند طیفی ASTER با باند پانکروماتیک ETM+، تبدیل تسلدکپ، فیلترینگ، ایجاد شاخص های شوری، نسبت گیری طیفی و همچنین با استفاده از روش های طبقه بندی نظارت شده، نقشه شوری خاک منطقه تهیه گردید.
    یافته ها
    نتایج تحقیق نشان داد که نقشه شوری تهیه شده به روش مدل سازی با باند 8 تصاویر ASTER، مولفه حاصل از ادغام باند پانکروماتیک +ETMبا باند5 ASTER و مولفه حاصل از شاخص شوری (Salinity2) ارتباط معنادار دارد و نتایج حاصل از اعتبارسنجی مدل با مقادیر MAE، RMSE و R به ترتیب معادل 163، 165 و 81/0 بدست آمد که دلالت بر مناسب بودن مقادیر تخمینی این مدل دارد. صحت نقشه شوری تهیه شده به روش های طبقه بندی نظارت شده نیز به ترتیب برای روش حداکثر احتمال 84% و برای روش حداقل فاصله از میانگین 74% برآورد گردید که حاکی از دقت کمتر این روش ها نسبت به نقشه شوری به روش مدل سازی می باشد.
    نتیجه گیری
    با توجه به نتایج بدست آمده در این تحقیق، می توان با تعدیل نمودن شاخص های شوری، شاخص-های جدیدی را جهت تهیه نقشه شوری خاک بدست آورد. همچنین نتایج نشان داد که دخالت باند سه ASTER موجب تشخیص بهتر مولفه شوری خاک شده است و این بخش از طیف الکترومغناطیس شامل (52/0-86/0، 145/2-185/2، 295/2-365/2 میکرومتر) می تواند در تهیه نقشه شوری خاک در مناطق مختلف مفید واقع شود.
    کلیدواژگان: شوری خاک، ASTER، طبقه بندی نظارت شده، مدل سازی، دشت سمنان
  • پری ناز جانسوز *، جواد شهرکی، محمد عبدالحسینی صفحات 141-158
    سابقه و هدف
    یکی از مهم ترین کارکردهای بازار آب، ایجاد فضایی رسمی و قانونی برای مبادلات و داد و ستد مجوزهای آبی بین کشاورزان است. سیاست مبادله آب در بخش کشاورزی به عنوان یک استراتژی جدید در مسائل مربوط به مدیریت منابع آب به ویژه در شرایط کم آبی مطرح می شود. این استراتژی شامل مجموعه اهدافی است که افزایش بهره وری، بهبود حفاظت و پایداری منابع آب را در پی دارد. بنابراین قبل از تشکیل هر بازار آب، آگاهی از اثربخشی و کارایی مبادلات مجوزهای آبی می تواند کمک شایانی به تشکیل یا عدم تشکیل بازار آب نماید. بر این اساس، هدف از این تحقیق بررسی اثربخشی برنامه مبادله مجوزهای آبی به عنوان یک راهکار در استفاده بهینه آب در بین کشاورزان و مدیریت مزرعه می باشد.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق به منظور بررسی اثربخشی برنامه مبادله مجوزهای آبی بین کشاورزان، دو برنامه تخصیص آب تحت سیستم عدم مبادله و مبادله بر اساس مدل برنامه ریزی تصادفی با پارامترهای بازه ای مدل سازی شد. مکانیزم اول، تخصیص منبع آب در سیستم عدم مبادله و مکانیزم دوم، تخصیص آب در سیستم مبادله است. سپس نتایج حاصل از دو سیستم با یکدیگر بر اساس شاخص حجم آب آزاد شده (صرفه جویی در مصرف آب) و میزان کاهش در کمبود آب مقایسه می گردد. برای این مطالعه، تعداد 32 مزرعه موجود در روستای عباس آباد که همگی از آب سد وشمگیر واقع در شهرستان آق قلا تغذیه شده و با شرکت آب بران سد قرارداد دارند، انتخاب شدند.
    یافته ها
    نتایج این مطالعه نشان داد که تخصیص آب، با اجرای برنامه مبادله به گونه ای تغییر خواهد کرد که طبق این برنامه، میزان کل مصرف آب برابر با ]67/1112 ،16/984[ هزار متر مکعب و کل کمبود آب در این برنامه معادل ]377،14/228 [ هزار متر مکعب در]208 ، 184[ هکتار می باشد در صورتی که در برنامه عدم مبادله میزان مصرف برابر] 1298 ، 1250[ هزار متر مکعب در]242 ،233[ هکتار و کمبودی برابر با ]19/681 ،32/468[ هزار مترمکعب خواهد شد. همچنین سود کل سیستم در هر دو برنامه برابر ]431/222 ، 543/154[ میلیون تومان خواهد بود.
    نتیجه گیری
    با توجه به دو شاخص صرفه جویی در مصرف آب و کاهش کمبود آب به عنوان شاخص های اثربخشی، صرفه جویی کلی در مصرف آب با اجرای برنامه مبادله به میزان ]01/265 ، 34/185[ هزار متر مکعب در این روستا خواهد شد. همچنین کمبود آب تحت این برنامه به میزان ]17/344 ، 17/240[ هزار متر مکعب نسبت به برنامه عدم مبادله با حفظ سود کشاورزان کاهش خواهد یافت. بنابراین برنامه مبادله می تواند به تخصیص کاراتر و بهینه تر آب به خصوص در شرایط خشکسالی منجر شود.
    کلیدواژگان: مبادله، عدم حتمیت، برنامه ریزی تصادفی، سد وشمگیر، عباس آباد
  • علی شبستانی، عبدالله درزی نفت چالی*، فاطمه کاراندیش صفحات 159-174
    مقدمه و هدف
    افزایش جهانی گازهای گلخانه ای به دلیل متاثر ساختن متغیرهای مهم هواشناسی و هیدرولوژیکی همانند تبخیر- تعرق پتانسیل، می تواند تهدیدی جدی برای کشاورزی پایدار در شرایط وقوع تغییراقلیم محسوب شود. تبخیر- تعرق پتانسیل یکی از عوامل کلیدی موثر بر تولید محصولات کشاورزی است و نداشتن درک مناسب از مقدار آن می تواند امنیت آب و غذا را به مخاطره بیندازد. به همین دلیل در این پژوهش، مقدار این متغیر مهم تا سال 2100 تحت سناریوهای مختلف انتشار در مدل های گردش عمومی جو (GCMs) برآورد شد.
    مواد و روش ها
    بر اساس خروجی های بدست آمده از 15 مدل GCMs تحت سه سناریوی A1B، A2 وB1، تاثیر وقوع گرمایش جهانی بر میزان تبخیر-تعرق پتانسیل و عدم قطعیت های حاکم در پیش بینی آن در شهرستان شیراز تحلیل شد. داده های بزرگ مقیاس مدل های GCMs با مدل آماری LARS-WG در ایستگاه شیراز در سه بازه ی زمانی 2040-2011 (دوره ی ابتدایی)، 2070-2041 (دوره ی میانی)و 2100-2071 (دوره ی انتهایی) ریزمقیاس شدند. بدین منظور، ابتدا مدل با استفاده از داده های هواشناسی روزانه در دوره ی پایه (2010-1981) واسنجی و صحت-سنجی شد و سپس برای ریزمقیاس سازی استفاده شد. توانایی مدل های تجربی، رگرسیون خطی و روش های هوش مصنوعی شامل سیستم استنتاج عصبی فازی و ماشین های بردار پشتبان در برآورد تبخیر- تعرق پتانسیل در مقایسه با روش فائو پنمن-مانتیث ارزیابی شد. سپس میزان تبخیر-تعرق پتانسیل در آینده با استفاده از مدل منتخب برآورد شد. در نهایت، دامنه ی عدم قطعیت برای مقادیر برآورد شده ی تبخیر- تعرق پتانسیل تحت مدل های مختلف GCMs در مقیاس های زمانی سالانه، فصلی و ماهانه تعیین شد.
    نتایج و بحث: نتایج آزمون t و مقدار آماره های ارزیابی نشان داد مدل ریزمقیاس ساز منتخب، توانایی قابل قبولی در تخمین مولفه های بارش و دماهای کاردینال تا سال 2100 دارد. روش ماشین های بردار پشتیبان بر اساس معیارهای جذر میانگین مربعات خطا (mm 42/0) و ضریب کارآیی مدل (97/0)، کم ترین خطا را در تخمین تبخیر- تعرق پتانسیل داشت که نشان دهنده تناسب این روش برای برآورد این پارامتر در اقلیم آینده-ی شیراز می باشد. در حد فاصل سال های 2100-2011، مقایسه ی میانگین نتایج 35 ترکیب از مدل های منتخب (15 مدل GCMs تحت سه سناریوی انتشار) و همچنین میانه های توابع توزیع احتمال در سه سناریوی A1B، A2 و B1 با مقدار آن ها در دوره پایه، حاکی از افزایش تبخیر-تعرق پتانسیل در مقیاس های زمانی سالانه، فصلی و ماهانه بود. دوره های میانی و انتهایی قرن 21 ام (6/15-3/10 درصد)، فصل های پربارش (9/31-4/5 درصد) و همچنین ماه های دسامبر، ژانویه و فوریه (45-5/8 درصد) بیش ترین افزایش در میزان تبخیر- تعرق پتاسیل را در مقایسه با دوره ی پایه تحت گرمایش جهانی خواهند داشت. بررسی توابع توزیع تجمعی احتمال نشان داد دامنه ی عدم قطعیت در تخمین تبخیر- تعرق پتانسیل در مقیاس های سالانه، فصلی و ماهانه به ترتیب در محدوده های 250-180، 7/132-1/47 و 4/56-6/19 میلی متر قرار دارد.
    نتیجه گیری
    یافته های این پژوهش نشان می دهد افزایش تقاضای اتمسفری در ماه های پربارش می تواند با کاهش ذخیره ی رطوبتی خاک برای کشت های بهاره و افزایش کمبود آب سبز در کشت های پاییزه، کشاورزی را در هر دو بخش دیم و آبی به مخاطره بیندازد که این امر مستلزم برنامه ریزی برای مواجه با این چالش جهانی است. با این وجود، باید در نظر داشت که ریسک پذیری برنامه ریزی های بلندمدت به دلیل عدم قطعیت های بیش تر در تخمین تبخیر- تعرق پتانسیل بیش تر از مقیاس های زمانی کوتاه مدت خواهد بود.
    کلیدواژگان: توابع توزیع احتمال، شیراز، گرمایش جهانی، ماشین های بردار پشتیبان، مدل های GCM
  • بهرام سامی کشکولی، مهدی بهرامی*، محمد انصاری جابری صفحات 175-189
    سابقه و هدف
    الگوریتم های الهام گرفته از رفتار زنبورهای عسل یکی از جدیدترین تکنیک های بهینه سازی می باشند. یکی از انواع نوظهور این الگوریتم ها الگوریتم جامعه زنبورهای عسل مصنوعی (ABC) است. امروزه با افزایش سرسام آور هزینه های انرژی مصرفی در ایستگاه-های پمپاژ، تعیین برنامه زمانی مناسب بهره برداری از پمپ های یک سامانه انتقال آب در جهت صرفه جویی در میزان هزینه انرژی به عنوان یک موضوع پژوهشی بسیار مورد توجه است. در بسیاری از ایستگاه های پمپاژ دستورالعمل خاصی برای بهره برداری از پمپ های موجود وجود ندارد و متصدی ایستگاه طبق تجربه و نیازی که به او اعلام می شود اقدام به روشن وخاموش کردن پمپ ها می نماید. این روش سنتی هزینه زائد بسیار زیادی را به سیستم تحمیل می کند. بنابراین علاوه بر طراحی صحیح ایستگاه های پمپاژ، بهره برداری از این ایستگاه ها نیز دارای اهمیت فوق العاده ای می باشد. مهم ترین عامل تاثیرگذار بر عملکرد سیستم های پمپاژ، نحوه عملکرد پمپ ها می باشد و حتی الامکان باید پمپ ها به گونه ای کار کنند که در حالت حداکثر راندمان خود فعال باشند.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش برنامه بهره برداری از یک پمپ به صورت رشته ای از مقادیر صفر و یکی به گونه ای تعریف شد که هر یک از خانه های این رشته وضعیت روشن یا خاموش بودن آن پمپ در یک دوره زمانی به خصوص را نشان دهد و مسئله تعیین برنامه بهره برداری بهینه پمپ ها به صورت مسئله تعیین بهترین رشته صفر و یکی کد شد. یک مدل بهینه سازی- شبیه سازی مبتنی بر الگوریتم جامعه زنبورهای مصنوعی صفر و یکی (BitABC) برای مسئله تعیین برنامه بهره برداری بهینه پمپ ها ارائه شد. در این مدل الگوریتم جامعه زنبورها در محیط MATLAB با بخش هیدرولیکی مدل EPANET به عنوان مرجعی از فرامین و اطلاعات تلفیق شد و سپس برای تعیین برنامه بهینه بهره برداری از سامانه انتقال آب شیراز استفاده گردید. بدین منظور در یک روز عادی برنامه بهینه بهره برداری از پمپ های این سامانه تعیین گردید. سپس حالت بهره برداری بهینه در این روز خاص با یک سناریوی بهره برداری غیر بهینه مورد مقایسه قرار گرفت. هزینه متوسط انرژی الکتریکی در این پژوهش برابر 275 ریال درنظر گرفته شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که ضمن رعایت کلیه قیود مسئله، هزینه انرژی در حالت بهره برداری بهینه 32 درصد نسبت به بهره برداری کنونی کاهش داشت. همچنین استفاده از الگوریتم BitABC حدود 8 درصد باعث بهبود پاسخ بهینه روش الگوریتم PSO- با همسایگی کلی شد ولی هزینه پاسخ به دست آمده در این پژوهش از الگوریتم PSO با همسایگی موضعی حدود 2 درصد بیشتر است.
    نتیجه گیری
    مقایسه برنامه بهینه بهره برداری استخراج شده با نتایج پژوهش های پیشین و همچنین شرایط بهره برداری عادی، توانایی مدل را نشان داد.
    کلیدواژگان: الگوریتم جامعه زنبور مصنوعی، ایستگاه های پمپاژ، EPANET
  • ساناز عدلی*، احمد گلچین، سعید شفعیی صفحات 191-205
    سابقه و هدف
    اکوسیستم های جنگلی یک نوع کاربری اراضی برای ذخیره کربن در خاک ها و حذف دی اکسید کربن اتمسفری به حساب می آیند. بقایای گیاهی جنگلی که دیرتر تجزیه می شوند تا مدت زمان طولانی تری در خاک باقی می مانند و به ذخیره بیشتر کربن در خاک کمک می کنند. تجزیه کلش یک فرایند اکولوژیکی است که مواد غذایی برای رشد گیاهان فراهم کرده و تولیدات اولیه خالص خشکی را تحت تاثیر قرار می دهد. به همین دلیل هدف این تحقیق مطالعه تاثیر نوع بقایای گیاهی جنگلی و کاربرد سطوح مختلف نیتروژن بر معدنی شدن کربن و نیتروژن آلی بود.
    مواد و روش ها
    به منظور بررسی تاثیر نوع بقایای گیاهی جنگلی و کاربرد نیتروژن بر دینامیک کربن و نیتروژن آلی یک آزمایش به صورت کرت های دوبار خرد شده بر پایه ی طرح کاملا تصادفی با سه تکرار و با استفاده از کیف کلش به اجرا در آمد. فاکتور ها ی مورد بررسی شامل نوع بقایای گیاهی جنگلی (بلوط، دارتالاب، سپیدار و کاج)، سطوح نیتروژن خاک (صفر، 20 و 40 میلی گرم در کیلوگرم) و مدت زمان خوابانیدن بقایا (1، 2، 3 و 4 ماه) بودند که بترتیب در کرتهای فرعی – فرعی، فرعی و اصلی قرار داده شدند. پس از سپری شدن فواصل زمانی خوابانیدن، کیف های کلش از خاک خارج و پس از اندازه گیری وزن بقایای گیاهی باقیمانده در آن ها میزان کربن آلی بقایا به روش خاکستر کردن در دمای 450 درجه ی سانتی گراد به مدت پنج ساعت و میزان نیتروژن کل با استفاده از روش کلدال اندازه گیری شد. مقدار هدررفت کربن و نیتروژن آلی از کسر میزان کربن و نیتروژن باقیمانده در هر بازه زمانی از میزان کربن و نیتروژن آلی باقیمانده در بازه ی زمانی ما قبل آن محاسبه گردید.
    یافته ها
    نتایج نشان دادند که بیشترین مقدار هدررفت کربن از بقایای سپیدار به میزان 89/52 درصد و کمترین مقدار هدررفت کربن از بقایای بلوط به میزان 77/25 درصد اتفاق افتاد. همچنین بیشترین مقدار هدررفت نیتروژن از بقایای سپیدار به میزان 74/42 درصد و کمترین مقدار هدررفت نیتروژن از بقایای کاج به میزان 03/31 درصد صورت پذیرفت. بیشترین مقدار هدررفت کربن و نیتروژن آلی از سطح نیتروژن 40 میلی گرم بر کیلوگرم خاک و کمترین مقدار آن از تیمار شاهد اتفاق افتاد. با افزایش مدت زمان خوابانیدن بقایا مقدار هدررفت کربن و نیتروژن آلی افزایش یافت ولی بیشترین مقدار هدررفت در اولین ماه خوابانیدن اندازه گیری گردید.
    نتیجه گیری
    کاربرد نیتروژن مقدار هدررفت کربن و نیتروژن آلی از بقایا را افزایش داد و سرعت تجزیه بالای بقایای سپیدار در مقایسه با بلوط را می توان به میزان لیگنین کمتر این بقایا نسبت داد چون سپیدار از جمله گیاهان نرم چوب بحساب می آید.
    کلیدواژگان: هدر رفت کربن آلی، نوع بقایای گیاهی، سطوح نیتروژن خاک، هدررفت نیتروژن آلی
  • میثم سالاری جزی* صفحات 207-222
    سابقه و هدف
    برای تحلیل های ریسک و عدم قطعیت در مطالعات هیدرولوژی و محیط زیست، برآورد تابع چگالی احتمال دما یک گام اولیه و ضروری می باشد. اغلب تحقیقات صورت گرفته در زمینه برآورد تابع چگالی احتمال دما بر اساس رویکرد پارامتری بوده است در حالیکه رویکرد ناپارامتری به علت بعضی از مزایا سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال یک روش نوین ناپارامتری با ویژگی های مناسب است که به تازگی در هیدرولوژی مورد توجه قرار گرفته است. این روش در محاسبات از ضرایب ثابت با مقادیر پیش فرض استفاده می کند اما تاکنون تحقیق مستقلی در مورد اهمیت این مقادیر پیش فرض بر دقت برازش تابع چگالی احتمال صورت نگرفته است. هدف این مطالعه تحلیل حساسیت ضرایب ثابت روش سری های متعامد نرمال در دقت برآورد توزیع چگالی احتمال متغیرهای دما می باشد که منجر به درک مناسب تری از اهمیت هر یک از ضرایب این روش می شود.
    مواد و روش ها
    ابتدا دقت برازش روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال و چهار توزیع پارامتری متداول (گاما، گامبل، نمایی و لوگ نرمال) در برآورد تابع چگالی احتمال دمای حداقل و حداکثر سالانه چهار ایستگاه اصفهان، شیراز، زاهدان و رامسر بر اساس معیار اطلاعات آکائیک و میانگین مربعات خطا بررسی شد. در محاسبات روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال از ضرایب CJ0، CJ1، CT و CM با مقادیر پیش فرض استفاده می شود. برای تحلیل حساسیت برای هر یک از ضرایب، دامنه ای منطقی تعیین و تعدادی مقدار مشخص در هر دامنه انتخاب شد. برای هشت سری مورد بررسی، معیارهای دقت برازش متناظر با مقادیر انتخاب شده در دامنه هر کدام از ضرایب مورد بررسی به صورت جداگانه محاسبه شد. بر اساس مقادیر محاسبه شده نمودارهای تحلیل حساسیت ترسیم شد. مشخصه آماری ضریب تغییرات معیارهای دقت برازش برای مقایسه بزرگی حساسیت هر یک از ضرایب در سری های مورد بررسی تعیین گردید.
    یافته ها
    بررسی نتایج تحلیل حساسیت ضرایب مختلف روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال نشان می دهد حساس ترین ضریب نسبت به تغییر در مقدار پیش فرض، CT می باشد. ضرایب CM و CJ0 دارای اندازه بزرگی حساسیت نزدیک به یکدیگر می باشند و از نظر بزرگی حساسیت بعد از ضریب CT قرار می گیرند در حالیکه ضریب CJ1 به عنوان ضریبی مشخص شد که دارای کمترین حساسیت در بین ضرایب مورد بررسی است. بررسی نمودارهای تحلیل حساسیت مشخص کرد که در که با کاهش مقادیر ضرایب ثابت نسبت به مقادیر پیش دقت برازش افزوده می شود در حالیکه افزایش در مقادیر این ضرایب منجر به کاهش دقت برازش می شود.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان می دهد که با تغییر در مقادیر پیش فرض ضرایب ثابت روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال دقت برازش می تواند به شکل محسوسی کاهش یا افزایش یابد. همچنین مشخص است که اگر چه دقت برازش روش سری های متعامد نرمال با مقادیر پیش فرض کاملا قابل قبول است اما در بین چهار ضریب مورد بررسی در این روش در اغلب موارد تغییرات در ضریب CT منجر به افزایش دقت محسوس این روش ناپارامتری شده است. بنابراین می توان نتیجه گیری کرد که بررسی تغییرات در مقادیر پیش فرض ضرایب روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال یک ابزار مناسب و مهم در افزایش دقت برآورد تابع چگالی احتمال در این روش است.
    کلیدواژگان: ناپارامتری، سری های متعامد نرمال، تحلیل حساسیت، دما، تابع چگالی احتمال
  • محمد کاکش پور *، محمدرضا پیرستانی، محمود ذاکری نیری صفحات 223-237
    سابقه و هدف
    جریان بر روی سرریزها عموما جریانی فوق بحرانی باانرژی جنبشی بالا هست. به همین دلیل استفاده از مستهلک کننده های انرژی بر روی سرریزها امری اجتناب ناپذیر است. پرتاب کننده جامی شکل یکی از اجزای سرریز سد برای اتلاف انرژی است. در این تحقیق به بررسی و مقایسه پارامترهایی همچون عمق جریان، سرعت جریان، عدد فرود جریان، عدد کاویتاسیون بر روی پرتاب کننده های جامی دایره ای و دو نوع پرتاب کننده های جامی مثلثی معرفی شده پرتاب کننده های جامی مثلثی نوع A و B پرداخته شده است.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق بامطالعه بر روی مدل فیزیکی سرریز سد بالارود به مدل سازی عددی آن در نرم افزارFLOW-3D پرداخته شد. در مدل سازی از روش حجم سیال VOF و مدل تلاطمی RNG استفاده شد. در این تحقیق پس از معرفی دو نوع پرتاب کننده جامی مثلثی تحت عنوان های A و B و همچنین پرتاب کننده جامی دایره ای به بررسی آن ها در سرریز سد بالارود پرداخته شد. در این تحقیق 5 دبی مورد بررسی قرار گرفت که شامل دبی طراحی و PMF جریان نیز هست. سپس به مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی و عددی در 20 مقطع مدل آزمایشگاهی و عددی پرداخته شده است. سپس به مقایسه بین مدل های عددی دو نوع پرتاب کننده جامی مثلثی و پرتاب کننده جامی دایره ای پرداخته شده است. تجزیه و تحلیل نتایج این تحقیق منجر به پیشنهاد یک نوع پرتاب کننده جامی مثلثی به عنوان جایگزین مناسب برای پرتاب کننده جامی دایره ای گردید.
    یافته ها و
    نتیجه گیری
    نتایج مقایسه بین مدل عددی و آزمایشگاهی نشان داد که مدل عددی دارای خطایی معادل 15 درصد میباشد. بررسی رفتار هیدرولیکی سه نوع پرتاب کننده همچنین نشان می دهد که پرتاب کننده جامی دایره ای یک نوع رفتار بینابینی در بررسی در مقایسه با دو نوع پرتاب کننده جامی مثلثی A و B موردبررسی در پارامترهای عمق، سرعت، عدد فرود از خود نشان می دهد. همچنین رفتار عمق جریان در این سه نوع پرتاب کننده جامی دقیقا عکس رفتار سرعت و عدد فرود است. همچنین در مورد سه پارامتر سرعت و عدد فرود و عمق باید گفت که رفتار قسمت انتهایی شوت نیز نسبت به جام نیز کاملا برعکس است. بررسی رفتار عدد کاویتاسیون این سه پرتاب کننده نیز نشان داد که پرتاب کننده نوع A به عنوان جایگزین مناسب و مطمئن در مقایسه با پرتاب کننده دایره ای معرفی گردید و استفاده از پرتاب کننده مثلثی نوع B توصیه نگردید. همچنین بررسی رابطه بین عدد فرود و عدد کاویتاسیون در ناحیه انتهایی شوت و پرتاب کننده جامی شکل نشان می دهد که در یک نقطه بحرانی بیشترین پتانسیل خوردگی رخ می دهد و لزوما در بیشترین عدد فرود، بیشتر ین پتانسیل خوردگی رخ نمی دهد.
    کلیدواژگان: پرتاب کننده جامی، سرریز شوت، عدد کاویتاسیون
  • محمد رحمانیان*، علیرضا حسین پور، حمیدرضا متقیان، ابراهیم ادهمی صفحات 239-252
    سابقه و هدف
    قابلیت استفاده و اجزای روی در ریزوسفر نسبت به توده خاک بدلیل تفاوت خصوصیات میکروبیولوژیک و شیمیایی آن، متفاوت است. این پژوهش به منظور بررسی تغییرات قابلیت استفاده و اجزای روی در ریزوسفر ذرت (maize hybrid (KSC.704)) در یک خاک آلوده تیمار شده با کلات کننده ها (EDTA، اسید سیتریک و عصاره کود مرغی) در شرایط گلخانه ای انجام شد.
    مواد و روش ها
    اسید سیتریک و EDTA درسطوحغلظتیصفر، 5/0 و 1 میلی مولبرکیلوگرمخاک و عصاره کود مرغی درسطوحغلظتیصفر، 5/0 و 1 گرمبرکیلوگرمخاک استفاده شدند. تعداد سه بذر ذرت در هر ریزوباکس کاشته شد. بعد از 10 هفته گیاهان برداشت شدند و خاک ریزوسفری و توده جدا شدند. کربن آلی محلول، کربن بیوماس میکروبی و روی قابل استفاده (با استفاده از 4 روش عصاره گیری شیمیایی شامل DTPA-TEA، AB-DTPA، مهلیچ 3 و روش بر پایه ریزوسفر) و جزءبندی روی در خاک ریزوسفری و توده تعیین شدند.
    یافته ها
    ویژگی های خاک ریزوسفری با خاک توده متفاوت بود. نتایج نشان داد که کربن آلی محلول و کربن بیوماس میکروبی در خاک ریزوسفری به صورت معنا داری (05/0p
    نتیجه گیری
    نتایج این تحقیق نشان داد که روی قابل استفاده در خاک ریزوسفری کمتر از خاک توده است. بیشترین مقدار روی در تیمار EDTA(1 میلی مول بر کیلوگرم) و کمترین مقدار آن در تیمار شاهد عصاره گیری شد. از لحاظ آماری تفاوت معنا داری بین هر دو غلظت عصاره کود مرغی از نظر قابلیت استفاده روی وجود نداشت.
    کلیدواژگان: ریزوسفر، ذرت، جزءبندی، کلات کننده ها، قابلیت استفاده
  • نوازاله مرادی، حجت امامی*، علیرضا آستارایی، امیر فتوت، بیژن قهرمان صفحات 253-265
    سابقه و هدف
    پایداری ساختمان یکی از مهمترین ویژگی های فیزیکی خاک است که بر جنبه های دیگر خاک مثل فرسایش و نفوذ آب در خاک تاثیر می گذارد. یکی از روش های بهبود ویژگی های فیزیکی خاک، استفاده از اصلاح کننده ها می باشد. مواد نانو یکی از جدیدترین مواد اصلاحی است که می تواند نقش مهمی بر ویژگی های خاک داشته باشد و نتایج پژوهشگران نشان دهنده ی تاثیر مواد نانو بر ویژگی های مکانیکی (حد خمیرایی و روانی) است. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی تاثیر ذرات نانو اکسید سیلیسیم و نانو اکسید آلومینیم بر برخی از شاخص های پایداری ساختمان خاک بود.
    مواد و روش ها
    به منظور بررسی اثر نانواکسید آلومینیوم و سیلیسیم بر شاخص های پایداری ساختمان، یک خاک لوم سیلتی انتخاب شد. خاک مورد مطالعه از مرکز تحقیات کشاورزی خراسان رضوی نمونه برداری، هوا خشک و از الک 4 میلی متری عبور داده شد. آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی با 9 تیمار و 3 تکرار اجرا شد. تیمارهای مورد بررسی شامل شاهد (بدون افزودن ماده اصلاحی) و نانو اکسیدهای آلومینیوم و سیلیسیم به صورت جداگانه با غظت های 002/0، 005/0 ، 01/0 و 02/0 درصد وزنی به خاک اضافه شدند و در گلدان هایی به وزن 5 کیلوگرم در دوره زمانی 4 ماه در رطوبت بین ظرفیت زراعی تا 50 درصد آن و دمای بین 18 تا 25 درجه در گلخانه نگهداری شدند. سپس شاخص های میانگین وزنی قطر خاکدانه به روش الک تر(MWDwet) و خشک (MWDdry)، درصد پایداری خاکدانه ها (AS) و درصد تخریب خاکدانه ها (PAD) اندازه گیری شد. تحلیل آماری و مقایسه میانگین ها در سطح پنج درصد بین تیمارهای مختلف بر اساس تجزیه واریانس یک طرفه و آزمون دانکن با استفاده از نرم افزارSPSS16 انجام شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که افزودن مواد اصلاحی تاثیر معنی داری برپارامترهای پایداری ساختمان خاک داشتنند و باعث افزایش معنی دار MWDwet، MWDdry و AS و کاهش PAD شدند. بیشترین مقدار MWDwet و MWDdry مربوط به تیمار نانو اکسید آلومینیوم با غلظت 02/0 درصد بود و در هر دو ماده اصلاحی میانگین وزنی قطر خاکدانه در هر دو حالت خشک و تر با زیاد شدن غلظت افزایش پیدا کرد. کمترین میزان تخریب خاکدانه ها (PAD) مربوط نانواکسید سیلیسیم با غلظت 01/0 درصد بود و تفاوت معنی داری بین غلظت های مختلف نانو اکسید سیلیسیم از نظر تخریب وجود نداشت.
    نتیجه گیری
    به طور کلی نتایج این تحقیق نشان دهنده تاثیر مثبت هر دو ماده اصلاحی نانو اکسید آلومینیم و سیلیسیم بر بهبود پایداری ساختمان خاک می باشد و نانو اکسید سیلیسیم تاثیر بهتری نسبت به نانو اکسید آلومینیوم از نظر کاهش درصد تخریب خاکدانه ها داشت.
    کلیدواژگان: نانو اکسید الومینیم، نانواکسیدسیلیسیم، پایداری خاکدانه، اصلاح کننده خاک
  • نعیمه عنایتی ضمیر *، آزاده فرهادی، احمد فرخیان، حمید هویزه صفحات 267-280
    سابقه و هدف
    تپه های شنی بخش زیادی از بیابان های مناطق خشک و نیمه خشک را در بر می گیرند و مشکلات عمده در این خاک-های درشت بافت ازجمله کمی مواد آلی، شن زیاد، ناپایدار بودن خاکدانه ها، باعث گردیده تا استفاده از این خاک ها با محدودیت روبرو شود. قارچ های میکوریز آربسکولار با ترشح ماده گلیکوپروتئینی بنام گلومالین نقش بسزایی در بهبود ساختمان خاک و مقاومت خاکدانه ها دارند. این قارچ ها با افزایش مقاومت گیاه در اراضی بیابانی، باعث پایداری گیاهان به تنش های محیطی و درنتیجه استقرار بهتر گیاه در این اراضی می شوند. هدف این مطالعه تاثیر همزیستی قارچ میکوریز آربسکولار بر بهبود ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و محتوی گلومالین خاک شنی لومی تحت کشت گیاه ارزن مرتعی در شرایط تنش خشکی می باشد.
    مواد و روش ها
    به منظور بررسی اثر سطوح مختلف رطوبتی] آبیاری درحد 80 (شاهد، S1) ، 50 S2)) و 20 درصد ظرفیت زراعی (S3 )[ و مایه زنی قارچ میکوریز آربسکولار] شاهد( (NM، گلوموس موسه(GM)، گلوموس اینترارادیسس (GI)و تلقیح همزمان دو قارچ((MI [آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. مایه تلقیح در عمق 5 سانتی متری خاک اعمال و به مدت سه ماه گیاهان تحت شرایط کنترل نسبی رشد داده شدند. سپس گیاهان از ارتفاع 30 سانتی متری سطح خاک بریده شد و تنش خشکی به مدت 3 ماه با اندازه گیری رطوبت خاک بوسیله ی تتاپراب اعمال شد. در پایان آزمایش درصد کلنیزاسیون ریشه، گلومالین خاک به روش کمی و کیفی، جرم مخصوص ظاهری، تنش برشی، مقاومت نفوذ سنجی و پایداری خاکدانه به روش الک خشک اندازه گیری شد.
    یافته ها
    همزیستی میکوریزی و تنش خشکی باعث افزایش معنی دار گلومالین خاک گردید، باندهای پروتئینی بر روی ژل پلی اکریل آمید نشان دهنده ی بیان بیشتر این گلیکوپروتئین تحت تنش به عنوان مکانیسم دفاعی است. کلنیزاسیون ریشه تحت تنش کاهش پیدا کرد و مایه زنی با قارچ میکوریز سبب افزایش معنی دار کلنیزاسیون ریشه شد. اثر متقابل تیمارها بر مقاومت برشی معنی دار گردید. با افزایش سطح رطوبتی خاک، مقاومت برشی کاهش یافت، همچنین در تیمارهای میکوریزی مقاومت برشی در تمام سطوح رطوبتی بالاتر از تیمارهای غیرمیکوریزی بود. با کاربرد قارچ میکوریز آربسکولار و افزایش سطوح رطوبتی، پایداری خاکدانه ها افزایش یافت اما اثر متقابل قارچ و سطوح رطوبتی بر جرم مخصوص ظاهری و مقاومت نفوذسنجی معنی دار نبود. در تیمارهای حاوی قارچ میکوریز آربسکولار با افزایش سطح رطوبتی جرم مخصوص ظاهری کاهش و با کاهش رطوبت مقاومت نفوذسنجی کاهش پیدا کرد.
    نتیجه گیری
    همزیستی میکوریزی باعث کاهش اثرات منفی تنش خشکی در خاک گردید. نتایج بیانگر کارایی بالاتر قارچ گلوموس اینترارادیسز نسبت به گلوموس موسه در خاک تحت کشت ارزن مرتعی است. قارچ میکوریز آربسکولار با بهبود شرایط رشد گیاه، خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک و افزایش ترشح گلومالین می تواند به کاهش فرسایش خاک کمک کند.
    کلیدواژگان: جرم مخصوص ظاهری، خاکدانه، فرسایش، کلنیزاسیون، مقاومت نفوذسنجی
  • فرشته محمدی خاناپشتانی*، مجتبی صانعی، مسعود کرباسی صفحات 281-294
    سابقه و هدف
    یکی از عمده ترین مشکلات سازه هایی از قبیل سرریزها، دریچه ها و حوضچه های آرامش که در بالادست بسترهای فرسایش پذیر قرار دارند، آبشستگی در مجاورت سازه است که علاوه بر تاثیر مستقیم بر پایداری سازه، ممکن است باعث تغییر مشخصات جریان و در نتیجه تغییر در پارامترهای طراحی سازه شود. اهمیت بررسی پدیده آبشستگی زمانی آشکار می گردد که عمق آبشستگی قابل ملاحظه باشد به گونه ای که این عمق به پی سازه های رودخانه ای برسد و پایداری این سازه ها را در معرض خطر قرار دهد. این امر یک مشکل جدی در طراحی ها به وجود می آورد. اگر حداکثر عمق آبشستگی قابل پیش بینی نباشد، طراحان سازه های هیدرولیکی قادر به ارائه تمهیدات لازم برای کاهش خسارات ناشی از آبشستگی نیستند. بررسی دقیق این پدیده نیازمند آزمایش های بیشتر و دقیق تر است. هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی تاثیر درصد کانی رس بنتونیت در میزان و شکل پروفیل مصالح بستر حاصل از پدیده آبشستگی می باشد.
    مواد و روش ها
    بدین منظور 87 آزمون در شرایط مختلف بر روی یک فلوم آزمایشگاهی واقع در آزمایشگاه هیدرولیک پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری انجام شد. برای بررسی ابعاد حفره ناشی از پدیده آبشستگی در پشت دریچه 29 آزمون در شرایط مختلف و دریچه های متفاوت به عنوان شاهد برروی مصالح غیر چسبنده ماسه ریزدانه با قطر متوسط21/0 میلی متر انجام شد. همچنین 58 آزمون برروی مصالح با چسبندگی 2و 5و 8و20 درصد انجام شد. سه دریچه هلال دار به قطرهای 5،7.45،10.82سانتی متر، با عمق پایاب متفاوت در محدوده 5 تا 21 سانتی متر و چهار بازشدگی 1،2،3،4سانتی-متر، سه دبی در محدوده 1تا5 لیتر بر ثانیه انجام گردید. برای اندازه گیری عمق پایاب از ژرف سنج و اندازه گیری دبی جریان از یک سرریز مثلثی لبه تیز استاندارد با زاویه 90 درجه استفاده شد.
    یافته ها
    با بررسی پروفیل های طولی حاصل از پدیده آبشستگی مشاهده شد پروفیل های بی بعد حفره آبشستگی و تپه های ایجاد شده در سه دریچه هلالی به قطرهای 5،7.45،10.82 سانتی متر و کشویی ساده، که با گذشت زمان شکل خود را حفظ کرده و تقریبا برهم منطبق اند و دارای منحنی های متشابه می باشند. لازم به ذکر است که در پروفیل های آبشستگی که بعد از دریچه های کشویی هلال دار در نسبت عمق پایاب به بازشدگی دریچه کشویی هلال دار به اندازه 3،5،9 ایجاد می شود تپه ثانویه ای در حفره ملاحظه شد ولی در نسبت عمق پایاب به بازشدگی دریچه بیشتر از 10 تاثیر هلال به اندازه ای کم می-شود که عملا پروفیل ایجاد شده همانند پروفیل حاصل از آبشستگی در پشت دریچه کشویی ساده است و تپه ثانویه مشاهده نگردید. با استفاده از ژرف سنج ابعاد حفره برداشت شد و شکل شماتیک از سطح حفره آبشستگی با استفاده از نرم افزار surfer ارائه گردید. نتایج نشان دادند با افزودن درصد کانی رس بنتونیت ابعاد حفره حاصل از پدیده آبشستگی کاهش یافته است. با افزایش 5 درصدی رس بنتونیت حداکثر عمق حفره آبشستگی 80 درصد و با افزایش 8 درصدی رس به مصالح بستر حداکثر عمق حفره آبشستگی به اندازه 84 درصد کاهش می یابد. همچنین رابطه بی بعد برای پارامترهای موثر در پدیده آبشستگی ارائه گردید، خط لگاریتمی برازش داده شده همبستگی نسبتا خوبی با نقاط اندازه گیری شده دارد و دارای ضریب همبستگی0.76 می باشد.
    نتیجه گیری
    بررسی های انجام شده در این تحقیق نشان دادند که دریچه های هلالی تاثیر کمی بر ابعاد حفره آبشستگی دارد و در اکثر حالت های بررسی شده در پروفیل آبشستگی در پایین دست دریچه های هلالی تپه ثانویه دیده می شود.
    کلیدواژگان: آبشستگی، چسبنده، غیرچسبنده، رس بنتونیت، دریچه
  • فرشته اسدی، رامین فضل اولی*، علیرضا عمادی صفحات 295-306
    سابقه و هدف
    پرش هیدرولیکی یا پرش آبی، یکی از انواع جریان‏های متغیر سریع است و چنانچه آب در قسمتی از مسیر دارای شرایط فوق بحرانی باشد و بنا به موقعیت خاص کانال بخواهد به شرایط زیربحرانی تغییر رژیم دهد، لازم است عمق جریان در مسیر نسبتا کوتاهی به میزان قابل ‏توجهی افزایش یافته و در نتیجه با استهلاک انرژی محسوسی روبرو خواهد شد. تاکنون مطالعات زیادی به منظور بررسی مشخصات پرش هیدرولیکی روی بسترهایی با زبری هایی با اشکال مختلف انجام شده است. از جمله: غزالی و همکاران (2010) به بررسی تاثیر زبری های مثلثی کف حوضچه آرامش بر مشخصات پرش هیدرولیکی پرداختند. نتایج نشان داد که عمق پایاب و طول پرش روی بسترهای موج‏دار مثلثی نسبت به بستر صاف به ترتیب 25 و 7/54 درصد کاهش یافته است و ضریب تنش برشی در بستر زبر به طور متوسط 5/8 برابر بستر صاف است. یکی از راه‏کارهایی که می‏تواند جایگزین بلوک‏های کف شود ایجاد زبری در بستر جریان است. هم‏چنین صمدی‏بروجنی (2013) پارامترهای پرش هیدرولیکی برای شش بستر موج‏دار مثلثی را مورد مطالعه قرار داد. نتایج نشان داد که بستر موج‏دار در مقایسه با بستر صاف موجب کاهش 25 درصدی عمق مزدوج و کاهش 7/54 درصدی طول پرش می‏گردد و ضریب تنش برشی بستر موج‏دار 5/8 برابر بستر صاف محاسبه شد. در تحقیق حاضر مشخصات پرش هیدرولیکی در شرایط بستر زبر با استفاده از مدل فیزیکی مورد مطالعه قرار گرفته است.‏ اهداف انجام این پژوهش شامل: بررسی تاثیر قطر متوسط ذرات در شرایط زبری طبیعی بستر بر نسبت عمق ثانویه به اولیه، استهلاک انرژی نسبی پرش هیدرولیکی، ضریب نیروی برشی، مقایسه نتایج آزمایشگاهی حاضر با نتایج سایر تحقیقات مشابه بر روی انواع بسترهای زبر و نهایتا ارایه روابطی برای هر یک از موارد فوق بوده است.
    مواد و روش‏ها: در این تحقیق مشخصات پرش هیدرولیکی روی بستر زبر طبیعی با ذرات دانه بندی شده و قطر متوسط 75/4، 55/3، 18/2، 59/1 و 74/0 میلی‏متر و محدوده عدد فرود 5/3 تا 5/4 در فلوم افقی مستطیلی به طول 5 متر، عرض 075/0 متر و ارتفاع 175/0 متر انجام شد. جهت ایجاد پرش هیدرولیکی از سرریز اوجی به ارتفاع 12/0 متر استفاده شد طوری که بسترهای زبر در پایین دست این سرریز قرار گیرند. برای آنالیز ابعادی بعد از شناسایی پارامترهای موثر بر مشخصات پرش هیدرولیکی اعداد بدون بعد با استفاده از تئوری پی باکینگهام استخراج گردید.
    یافته ها: عمق نسبی، استهلاک انرژی نسبی پرش و ضریب نیروی برشی به صورت تابعی از عدد فرود به‏دست آمد. نتایج نشان می‏دهد که تفاوت معنی‏داری میان کلیه زبری های مورد مطالعه با مقادیر متفاوت ارتفاع نسبی زبری، از لحاظ تاثیری که بر کاهش میزان عمق نسبی، افزایش میزان استهلاک انرژی نسبی و افزایش نیروی برشی دارند وجود نداشته است اما اثر این مقادیر زبری در مقایسه با بستر صاف قابل ملاحظه می‏باشد.
    نتیجه گیری: نتایج نشان داد که بستر زبر نسبت به بستر صاف به طور میانگین عمق نسبی پرش را 7/ 56 درصد کاهش می‏دهد و استهلاک انرژی نسبی 69 و نیروی برشی 6/2 درصد افزایش می‏یابد. از طرفی مقایسه نتایج آزمایشگاهی حاضر با نتایج سایر تحقیقات مشابه بر روی انواع بسترهای زبر نشان می‏دهد که نمودار حاصل از نقاط برازش داده شده منحنی ∆E /E_1 نسبت به عدد فرود، بر منحنی برازش مطالعه صمدی بروجنی 2013 بر بستر مثلثی منطبق می‏باشد و تغییرات میزان ضریب نیروی برشی و عمق نسبی پرش در محدوده عدد فرود مذکور روند افزایشی خواهد داشت که بیانگر مطابقت نتایج می‏باشد.
    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، پرش هیدرولیکی، سرریز اوجی، عمق نسبی پرش
  • عاطفه صیادی شهرکی*، امیر سلطانی محمدی، عبدعلی ناصری، علی مختاران صفحات 307-316
    سابقه و هدف
    شوری خاک عامل مهم در کاهش عملکرد مزارع نیشکر واقع در جنوب غربی ایران می باشد. بنابراین مطالعه و پایش این عامل در زمین های تحت کشت نیشکر، امری لازم و ضروری می باشد. اما با توجه به وسعت زیاد مناطق زیر کشت نیشکر و تعدد زیاد مزرعه ها، مطالعه و پایش این عوامل در هر مزرعه بسیار وقت گیر و پرهزینه است. استفاده از مدل های کامپیوتری با توجه به سرعت بالا و هزینه کم، به عنوان گزینه ای مناسب جهت پایش اراضی مذکور در نظر گرفته می شود. بنابراین تحقیق حاضر با هدف دست یابی به بهترین و مناسب ترین روش ها و مدل های تخمین میزان شوری خاک با استفاده از مدل های شبکه عصبی (شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم تجمع ذرات) و مدل SEAWAT، در مزرعه R9-11از مزارع نیشکر دعبل خزاعی خوزستان صورت پذیرفت. در سال های اخیر به دلیل به آسانی کاربرد و دقت بالای این مدل ها در تقریب معادله های غیرخطی و پیچیده ریاضی، استفاده از این مدل ها افزایش پیدا کرده است. ساعی و همکاران (2009)، از مدل شبکه عصبی برای پیش بینی شوری خاک استفاده کردند و کارائی خوب این مدل را در پیش بینی شوری خاک تایید نمودند.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش از شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، الگوریتم تجمع ذرات) PSO+ANN) و مدل SEAWAT برای پیش بینی شوری آب زیرزمینی استفاده شده است. بدین منظور مزرعه R9-11از مزارع نیشکر دعبل خزاعی خوزستان انتخاب و تعدادی پیزومتر در فواصل مختلف از جمع کننده زهاب در 7 دسته که هر دسته شامل اعماق 2.2، 3، 4 و 5 متری از سطح زمین می باشد، در لایه های مختلف از سطح خاک نصب گردید. تغییرات شوری آب زیرزمینی از آبان ماه سال 1392 تا مهر ماه سال 1393 بصورت روزانه برداشت شد. همچنین مقادیر حجم آب آبیاری، شوری آب آبیاری و شوری زهاب در این بازه زمانی اندازه گیری و به عنوان ورودی به شبکه عصبی معرفی شدند. از معضلاتی که در استفاده از شبکه عصبی وجود دارد، مسئله آموزش آن می باشد که به روش پس انتشار خطا آموزش داده می شود. در انجام این پژوهش با استفاده از آموزش به روش PSO تلاش می گردد این مشکل برطرف شود.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که بالاترین دقت در پیش بینی شوری آب زیرزمینی مربوط به مدل شبکه عصبی با آموزش الگوریتم تجمع ذرات می باشد. به طوری که مقدارمیانگین RMSE اعماق مختلف بین مقادیر اندازه گیری شده و شبیه سازی شده با مدل های شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم تجمع ذرات و SEAWAT به ترتیب برابر 0.092، 0.017 و 0.745 بدست آمد.
    نتیجه گیری
    به طور کلی مقادیر RMSE و MAPE برای ارزیابی دقت مدل ها نشان از دقت بالای هر سه مدل (شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم تجمع ذرات و مدل SEAWAT) در شبیه سازی شوری آب زیرزمینی می باشند که از علل اصلی آن می توان به اندازه گیری دقیق ورودی های مدل ها اشاره کرد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، شبکه عصبی، SEAWAT، شوری، متلب
  • نسیم سادات مسلمی عقیلی*، غلامحسین کرمی، ابراهیم یخکشی صفحات 317-324
    سابقه و هدف
    منابع آب زیرزمینی در منطقه گرمابدشت- سیاهتلو به عنوان تامین کننده بخش مهمی از آب شرب شهر گرگان دارای اهمیت ویژه ای می باشند. در این منطقه تعداد زیادی چاه در یک محدوده کوچک واقع شده اند و در حقیقت این منطقه یک مجموعه چاه را تشکیل می دهد و به علت تداخل مخروط افت این چاه ها با یکدیگر، سطح آب در برخی از این چاه ها به طور قابل توجهی پائین افتاده است. پائین افتادن سطح آب در این چاه ها باعث کاهش قابل توجه آبدهی آنها شده است و بعضی از چاه ها تخریب شده اند. با عنایت به محدود بودن منابع آب های سطحی برای تامین نیازهای جدید آب آشامیدنی شهر گرگان توجه اصلی به منابع آب زیرزمینی شده است. از آنجایی که حوضه های آب زیرزمینی که برای تامین آب شرب مورد استفاده قرار می گیرد در یک محدوده کوچک واقع می شوند و میزان آبدهی چاه ها در این منطقه را تحت تاثیر قرار می دهد.
    تاکنون مطالعه جامعی در خصوص تاثیر مجموعه چاه ها بر روی کاهش آبدهی چاه ها انجام نگرفته است. به این منظور در این تحقیق به تاثیر نقش مجموعه چاه های موجود در یک محدوده کوچک (گرمابدشت) بر روی میزان آب استخراج شده بررسی شده است.
    مواد و روش ها
    برداشت بی رویه از آب های زیرزمینی می تواند باعث افت شدید سطح آب های زیرزمینی شود که از عوامل موثر بر کاهش آبدهی در مجموعه چاه ها، فاصله چاه های مجاور از یکدیگر و میزان برداشت زیاد آب از چاه ها در مجموعه چاه ها می باشد. بر اساس دو عامل فوق و تاثیر گذاری آن بر کاهش آبدهی چاه های منطقه گرمابدشت- سیاهتلو، از تعدادی شاخص آماری استفاده شده است. شاخص فاصله (DI) و شاخص دبی- فاصله (DQI) بر اساس عوامل موثر بر کاهش آبدهی تعریف شده است. عامل دیگری که در کاهش آبدهی چاه ها در مجموعه چاه ها نقش بسزایی دارد، ساختمان چاه است. با استفاده از ارزیابی شاخص های آماری ارائه شده در این تحقیق، یک روش ساده و کاربردی به منظور تعیین درصد تاثیر ساختمان چاه بر روی کاهش آبدهی چاه ها معرفی شده است.
    یافته ها
    پس از بررسی میزان آبدهی چاه ها و همچنین کاهش آبدهی چاه ها، این نتیجه بدست آمد که تغییرات آبدهی با شاخص DQI بیشترین همبستگی را نشان می دهد. و با تعیین فاصله میان چاه ها می توان تاثیر این عوامل را در کاهش آبدهی به حداقل رساند. در خصوص بررسی ساختمان چاه ها، نتایج حاصله از این تحقیق بیانگر این است که مقدار تاثیر ساختمان چاه بر کاهش آبدهی چاه ها از صفر تا 75 درصد متغیر بوده است.
    نتیجه گیری
    با استفاده از شاخص های تعریف شده می توان یک حریم مناسب برای ایجاد مخروط افت در اطراف چاه ها ایجاد نموده تا از تداخل مخروط افت ها جلوگیری شود و تغییرات در میزان آبدهی چاه هایی که در آن برداشت صورت می گیرد به حداقل کاهش یابد. با بررسی شاخص های فوق شاخص DQI بهترین شاخص آماری به منظور کمترین میزان کاهش آبدهی شناخته شده است. به جهت ارزیابی تاثیر ساختمان چاه بر کاهش آبدهی چاه-ها یک شیوه جدیدی در این مقاله ارائه شده است که بر اساس آن هر چه شاخص دبی به فاصله (DQI) بیشتر باشد، درصد کاهش آبدهی چاه ها هم بیشتر می شود.
    کلیدواژگان: افت سطح ایستابی، مجموعه چاه، شاخص های آماری، آبدهی، گرمابدشت
  • احمد رحیمی نیا*، منوچهر حیدر پور، حامد شهسواری صفحات 325-332
    سابقه و هدف
    همه ساله پل های زیادی در سراسر جهان تخریب می شوند. تخریب این پل ها اکثرا نه به دلیل سازه ای، بلکه به دلیل در نظر نگرفتن نقش هیدرولیکی در طراحی آنها می باشد. از این رو یافتن راهکاری برای کاهش عمق آبشستگی از اهمیت خاصی برخوردار است. به طور کلی دو روش اساسی برای محافظت پل ها در مقابل پدیده آبشستگی وجود داردکه عبارتند از: بالا بردن مقاومت مواد بستر و کاهش قدرت عوامل فرسایش. یک روش جدید مطرح شده در کاهش آبشستگی پایه پل ایجاد زبری دور تا دور پایه در هنگام بتن ریزی می باشد که در مطالعه حاضر مورد بررسی قرار گرفت.
    مواد و روش ها
    آزمایش ها تحت شرایط آب صاف و دبی ثابت در بازه زمانی 8 ساعت در کانال آزمایش به طول 7 متر، عرض 0/32 مترو ارتفاع 0/36 متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. هم چنین از ماسه گردگوشه با قطر متوسط 0/75 میلی متر، وزن مخصوص 2/65 گرم بر سانتی متر مکعب و انحراف معیار هندسی 1/2 استفاده شد.در این تحقیق ساختار جریان قائم بوسیله داده برداری با دستگاه ADV در اطراف پایه و تاثیر آن بر آبشستگی مورد بررسی قرار گرفته است.
    یافته ها
    با توجه به نتایج بدست آمده، سرعت قائم در راستای محور مرکزی کانال در بالادست پایه دارای مقادیرمنفی است که نشان دهنده جریان رو به پایین می باشد و در پشت پایه دارای مقادیرمثبت می باشد که نشان دهنده جریان رو به بالا در این ناحیه است. مقادیر سرعت با نزدیک شدن به پایه بیشتر می گردد. در بالادست جریان سرعت در راستای قائم برای پایه زبری دار از نظر اندازه از مقادیر پایه شاهد کوچک تر می باشد. کوچک بودن اندازه مقادیر منفی در بالادست پایه زبری دار نشان دهنده کاهش جریان رو به پایین و در نتیجه کاهش قدرت گرداب های نعل اسبی نسبت به پایه شاهد می باشد. بررسی های انجام شده بر روی پروفیل های سرعت حول پایه ها نشان دهنده ی حضور توامان گرداب های نعل اسبی و جریان رو به پایین در بالا دست جریان می باشد. در پایین دست جریان حضور گرداب های برخاستگی سبب بوجود آمدن نامنظمی های فراوان در ساختار جریان گردیده است. مقادیر نوسانات سرعت در بالا دست پایه ها به محض ورود به گودال آبشستگی افزایش می یابد از این رو درون حفره یک هسته با شدت توربولانس زیاد در جلوی پایه ها وجود دارد که نتیجه جدایی جریان در آن جاست.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان داد با افزایش اندازه بیرون زدگی زبری ها میزان آبشستگی کاهش می یابد. در واقع افزایش بیرون زدگی زبری ها باعث کاهش قدرت جریان رو به پایین می گردد و به موازات آن باعث کاهش قدرت گرداب های نعل اسبی و گردابه های برخاستگی می گردد.
    کلیدواژگان: پایه زبری دار، ساختار جریان، دستگاه سرعت سنج صوتی(ADV)
|
  • S. Maroofi *, M. Shakarami Pages 1-23
    Background And Objectives
    Although using of wastewater in agriculture have advantages, but these waters may be contain pathogenic microorganisms, heavy metals or other harmful organic and inorganic compounds. Therefore this elements can be undesirable environmental impacts such as pollution water sources (especially groundwater), soil and plants. Therefore efforts for obtain proper disposal of wastewater in the environment is essential. Therefore the purpose of this study is investigate the effect of wastewater on transfer of heavy metals and chemical compounds in soil column under basil cultivation
    Materials And Methods
    This study was conducted based on a completely randomized designed with three treatment watering and triplicates under lysimeter condition. The applied treatments consisted of watering included raw wastewater (W1), treated wastewater (W2) and a composition of 50% raw wastewater and 50% fresh water (W3). For this purpose, 9 cubic (30 cm × 30 cm × 126 cm) metal lysimeters containing a three-layer soil were used. The soil texture from top to bottom of lysimeters were clay, clay loam and 40 cm sandy loam, respectively. After lysimeters preparing, basil was planted in the lysimeter. Pb, Ni, Cu, Zn, Nitrate, phosphate and potassium concentration in leachate were measured after each watering.
    Results
    The results indicate that soil columns (under basil cultivation) ability to keep Pb, Ni, Cu, Zn, Nitrate, phosphate and potassium concentration in wastewater. So Mean values of each of the above mentioned parameters were lower in the leachate compared to the wastewaters entering the lysimeter. Although during the use of wastewater, amounts of Pb, Ni, Cu, Zn, Nitrate, phosphate and potassium concentration in drainage increased but the value of this parameter is below the limits. The results showed the effect of type watering on mean values of all parameters (exception of Pb and Ni) was significantly. In terms of magnitude and significant, pattern of Zn, potassium, nitrate and phosphate were W3 =W2
    Conclusion
    According to the upward trend of heavy metals and nitrates in leachate, special care must be taken in using of wastewater (especially in raw wastewater). Because in future, with decomposition of organic matter, these elements can enter in groundwater and environment and be dangerous to humans
    Keywords: Raw wastewater, Treated wastewater, Lysimeters, heavy metals
  • H. Riyahi *, A. Seyfi Pages 25-45
    Background And Objectives
    One of the essential aspects of design and management of drip irrigation system is soil moisture movement pattern and its dimensions in vertical and horizontal directions. Accurate estimation of soil water distribution in drip irrigation and subsurface drip irrigation is vital, because of its effects on design parameter as: emitter's layout, lateral spaces, plant root grow, efficiency application of water, salt distribution around the dripper, and has evident effects on Successfulness of drip irrigation systems. So deriving design equations between soil texture, emitter discharge, water volume infiltrated in soil, soil wetted volume and irrigation time for prediction of wetting bulb dimensions have major application values. One of these are empirical design equations, which derived based on dimensional analysis and experimental data. The other researchers have developed several empirical equations based on experimental data where need soil condition calibrations. The main objective of this study is to apply genetic expression programming for automatic function finding in DI and SDI wetting front dimensions and prepare design tables in different soil and dripper conditions.
    Materials And Methods
    in this study GEP approach is used for automatic function finding of dimensionless soil water distribution equations using available extended data. GEP programming is done in MATLAB. The GEP code use operator and functions of: plus, minus, times, divide square, power, tanh, sin, cos, exp, abs, if-then and derive predictor equations based on GEP automatically. This paper presents design equations based on volume water, irrigation time, and emitter discharge and soil hydraulic conductivity. The results of derived equations are compared with observations graphically and by R2, RMSE and MAPE indices. The final form of optimum equations derived based on pareto analysis over generations. Finally design tables for different soil, root depth and emitter discharges are presented.
    Results
    GEP results are compared with those of 8 empirical equations using graphical and statistical indices of R2, RMSE, and MAPE. Based on the results it is cleared that the GEP model with RMSE=0.2, MAPE=12%, R2=0.99 values for depth and RMSE=0.19, MAPE=18.5%, R2=0.99 values for wetting front diameter have better results the others and is superior for applying in different and extensive design conditions. The Schwartzman and Zur (1985) empirical model have RMSE=0.12, MAPE=18.5%, R2=0.99 values for depth and RMSE=0.72, MAPE=97%, R2=0.97 values for wetting front diameter has some errors. Also design tables based on optimum GEP results based on conventional condition of Iran soil and emitters are developed.
    Conclusion
    Based on the results GEP equations have extensive validation ranges (discharge ranges 1 to 5 l/s, depth up to 110 cm) than other empirical equations and involves different conditions of emitter and soil and based on the results comparisons using GEP equations will reduce uncertainties in design of drip irrigation systems and will improve water use efficiency and performances of these systems.
    Keywords: drip irrigation, design tables, drippers layout, gene expression programming, soil water distribution patters
  • Ar Raheb, A. Heydari *, Sh Mahmuodi Pages 47-65
    Background And Objectives
    Study of soil carbon, including organic and inorganic carbon (carbonates), is essential for the proper management of soil carbon on a global scale. It is too important the balance between different parts of carbon sources in the environment and soil quality. As regards much of Iran is covered by arid and semi-arid regions, source of inorganic carbon of soil can have very important and effective to better understanding of the topics of the soil sciences. Carbonates are abundant mineral in the Earth’s crust and about include four percent of it. Carbonates importance especially in arid and semi-arid regions is essential to understand the dynamics of relations in the morphological, physical, chemical and biological soil characteristics.
    Materials And Methods
    In this study macro and micro morphological characteristics and carbonates genesis has done on basaltic bedrock without carbonate under different bioclimatic conditions. Morphological characteristics of carbonates described in eight profiles located in three bioclimatic region arid, semi-arid and semi-humid of northwest of Iran and micromorphological properties were studied in 21 thin sections.
    Results
    Chemical results indicated that prevailing increase the amount of calcium carbonate in all three regions with increasing depth and the depth of the accumulation of calcium carbonate becomes more with the increase of precipitation. The only source of carbon in these soils is CO2 from biological activity, which provides the possibility of genesis carbonates, but due to precipitation restrictions their movement is limited to water depth of penetration and does not happen the carbonate complete withdrawal on the soil profile. The micromorphologic properties of pedogenic carbonates in the studied thin sections revealed the calcite coating> micritic nodule> pores infilling with micritic and sparitic carbonate> hypo-coating> capping and pendant> coating and infilling with needle fiber calcite trend. Size and frequency of micritic nodules and calcite coatings increase from drier moisture regime (Weak Aridic) to the wettest moisture regime (Typic Xeric). Microscopic studies showed that the needle shaped calcite concentrations were exist in semi humid region thin sections only. These pedofeatures also were observed as veins and mycelia in field studies of soils with higher biological activity. These concentrations probably are the result of decomposition of in voids plant residues and of settlement of the Ca-containing components of cell walls, and also of the calcification of dead plant roots.
    Conclusion
    Due to the lack of carbonate in primary bedrock, total carbonate of these soils was pedogenic and acidification of soil solution by the dissolution of CO2 leads to more quickly basalts weathering and cations availability for combination and eventually carbonates deposition with various forms in soil. Powdery carbonates in the arid region were observed as thin discontinuous coatings that represents primary stage of carbonate formation. While in the semi-arid region, existence of few fine carbonate nodules refers to the second stage of the carbonates pedogenesis according to Gile’s model. Simultaneous presence of common to many calcite pseudomyceliums and nodules and carbonatic hard layers (petrocalcic horizons) in semi-humid region represent extreme stages of carbonates formation and accumulation.
    Keywords: Micritic carbonate, sparitic carbonate, Micromorphic features, profile, hypo-coating
  • M. Parvinniya*, Kh Ahmadi Pages 67-86
    Background And Objective
    Heavy metals contamination in the field of environment is considered as a global problem. In the pars special economic energy zone, as to the establishment of the gas variant industry, the probability of heavy metals from industrial activities on the territory of the region is high and has become a serious problem. Accession toxic metals through human activities may contaminate soil and as a result of the groundwater, so that the concentration of these elements in the soil and groundwater in many parts of the industrial exceeded or will exceed soon. Tracking a heavy metal in the soil is very difficult, time consuming and costly, Heavy metals in soil are able to penetrate into the earth deep and are groundwater severe contamination. The aim of this study is to determine the concentrations of heavy metals using two criteria, enrichment factor and Geo Accumulation index in surface soil and modeling of metals movement such as zinc, copper, nickel and cadmium in the groundwater zone.
    Materials And Methods
    In the first assessment, 10 stations and in the second 13 samples were taken from 0-5 cm of surface soil and the concentration of heavy metals in the first assessment using two criteria enrichment factors and indices Geo Accumulation and the second assessment by using complete analysis and biological availability was access. Then transport of zinc, copper, nickel and cadmium were modeled with seep/w and ctran/w.
    Results
    Results show that heavy metals such as, Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Zn, Fe, Al, V, Ca and As are in the samples. The concentration maps of pollution were also prepared in the zone. The results indicate that the enrichment of Pb, Cd and Co in all samples was higher than the other elements, and Cu, Fe and Cr, indicate the lowest enrichment. Geo Accumulation Index in two elements of Pb and Ca in all samples and Co shows soil contamination in four samples.
    Conclusion
    The highest average of heavy metals in Asaluyeh soil is related to Mn, 1323/09 ppm, and the lowest of them is arsenic, 12/28 ppm, by complete analysis data. The biological availability of Mn, 48 ppm, is greater than the other elements and Ca, 0.09 ppm, is lower than the other elements. Transport modeling of four metals, Cd, Cu, Ni and Zn shows that Cd movement towards the groundwater is more than other metals that 156 days to reach the desired level of groundwater at the site, copper movement is less than other metals.
    Keywords: Heavy Metal, Enrichment, Geo Accumulation index, Asaluyeh, Soil Contamination
  • H. Saeidi *, A. Akbarpuor, A. Baghvand, Mh Tiksokhan, S. Sadeghi Pages 87-103
    Population growth and agricultural development and industrialization is causing the increasing need to use underground water resources. Hence, the quality of these resources is of particular importance. In some aquifers due to the Heterogeneous distribution of pollution resources, excessive centralized harvest in particular areas or gender difference in the aquifer, the water quality in different areas is highly variable. In these cases, In case of impossibility to eliminate contaminant, can be consistent with optimal policy operation pollutant concentrations as possible in the aquifer. In this study, a Simulation - Optimization model of groundwater were presented with the aim of minimizing the concentration gradient within the aquifer. The model of combining aquifer qualitative and quantitative simulation models with the cuckoo intelligent optimization algorithm in the MATLAB programming environment Was prepared. Simulation – optimization model was performed for a five-year period in the study area. The results showed EC concentration differences in selected wells with optimal harvest policy compared to the current harvest policy, had decreased to 12 percent. Also with comparing the initial EC values and EC values after optimization, was observed that the concentration values considerably had decreased in wells places. Further can said that applying the present harvest policy in addition to adjusting the concentration gradient, reduces effectively EC values of the aquifer.
    Keywords: Groundwater, Concentration Gradient, Electric conductivity, Intelligent Optimization Approaches
  • B. Samadzade, Y. Kochi *, M. Hoseiini Pages 105-121
    Background And Objectives
    Soil, as an important part of the ecosystems, are affected by tree species with differences aboveground and underground biomass, canopy structure, liter quality and quantity under the same field condition. Regarding to the importance of recognizing and studying of biological properties, appropriate indices to assess the soil quality and health, the variability of topsoil fine root biomass, earthworm density/biomass and CO2 emissions for each species of native broadleaf species (Carpinus betulus, Pterocarya fraxinifolia, Quercus castaneifolia and Acer velutinum) in plain areas of northern Iran is studied.
    Materials And Methods
    After field trip in a plain forest area located in Noor city, groups (spots) of the pointed broad-leaved species were recongnized and five replications of each species were considered in same dimatere class. Litter and soil samplings were carried out under each tree in northren way. Samplings were taken from two positions (near and away from the main stem) in the growing season (July) with microplots of 30×30×15 cm.
    Results
    Analysis of variance for litter quality, soil physical (except clay and moisture) and chemical properties showed statistically significant differences among studied tree species. Greater amounts of soil fine root biomass were significantly measured under Pterocarya fraxinifolia (92.79 g m-2) whereas the species of Acer velutinum (71.46 g m-2), Carpinus betulus (62.21 g m-2) and Quercus castaneifolia (31.44 g m-2) were next in the ranking. The most earthworm density was significantly recorded under Carpinus betulus (2.50 n m-2), Acer velutinum and Pterocarya fraxinifolia (1.90 n m-2) and Quercus castaneifolia (0.7 n m-2) respecively. The lower values of earthworm biomass were significantly found under Quercus castaneifolia (8.61 mg m-2), Acer velutinum (24.21 mg m-2), Pterocarya fraxinifolia (24.66 mg m-2) and Carpinus betulus (29.59 mg m-2) respecively. The highest soil CO2 emission were significantly observed under Carpinus betulus (0.47 mg CO2-C g soil-1 day-1), Acer velutinum (0.44 mg CO2-C g soil-1 day-1), Pterocarya fraxinifolia (0.32 mg CO2-C g soil-1 day-1) and Quercus castaneifolia (0.27 mg CO2-C g soil-1 day-1) respectively. According to results, litter quality and soil properties were no affected by sampling positions. The finding of correlation is indicating that soil biological indices are more influenced by litter quality and soil chemistry.
    Conclusion
    The result of this research is showing that forest trees have significantly different effects on soil biological indices, as well as physico-chemical and litter quality properties. Our findings can be used by forest managers due to priorities of broad-leaved species to restore of degraded areas of the northern plains of Iran.
    Keywords: soil quality, fine root biomass, earthworm biomass, CO2 emission
  • Ah Hatefi, M. Karimi *, Mr Ekhtesasi Pages 123-140
    Background And Objectives
    Identifying the saline soils and preparing digital maps of soil salinity, is an effective step in correct management of saline lands. Since vast areas of Iran are covered by saline soils, so these maps are very important. Soil salinity is one of the stages of land degradation that eventually leads to decrease in soil productivity. Soil salinity could be caused by natural processes or human activities. However, soil salinity is a major environmental hazard. So, providing a soil salinity map for these regions, can improve the level of management. Soil salinity maps are prepared by using satellite images as easily as possible. Considering the difficulty of mapping salinity from satellite data, in this study, two approaches for modeling and classification of soil salinity maps were evaluated. The purpose of this study is to evaluate the modeling method and supervised classification of soil salinity mapping using ASTER and ETM images in the East of Semnan plain.
    Materials And Methods
    After site selection and spreading a net over the image of area, we determined the location of sampling points. The soil salinity map was prepared After the following steps: measuring EC of soil samples, geometrical and radiometric modification of satellite data, applying some processing such as principal components analysis, fusion of ASTER multispectral bands with ETM panchromatic band, transformation of tasseled cap, filtering, producing the salinity indexes, assessment of spectral, and also using supervised classification method.
    Results
    the salinity map was obtained using modeling method from the eighth band of Aster satellite. The results show that the component that is obtained from integration of an ETM panchromatic band and band 5 of ASTER, and a component of salinity index (Salinity2) have a significant relationship. The model validation by the MAE, RMSE and R showed that the selected model has good performance. The accuracy of the salinity map which was produced by Supervised Classification method has been estimated as 84% based on maximum likelihood method and 74% based on minimum distance method. This represents that the accuracy obtained by the above mentioned methods is lower than modeling method for preparing the salinity map.
    Conclusion
    According to the results of the study, adjusting the salinity indicators resulted in obtaining new indicators for mapping soil salinity. A better diagnosis of soil salinity was resulted from the use of band 3 of Aster image. . So it can be suggested that a part of the electromagnetic spectrum, including (0.52 – 0.86, 2.145-2.185 and 2.295-2.365 micrometers) can be useful in mapping soil salinity in different areas.
    Keywords: Soil Salinity, ASTER, Salinity Index, Supervised Classification, Semnan Plain
  • Pn Jansooz *, J. Shahraki, M. Abdolhoseiini Pages 141-158
    Background And Objectives
    One of the most important performance of the water market is creation of the legal and formal space for water permits trading among farmers. Water trading policy arises in the agricultural sector as a new strategy on issues related to water resources management, particularly in drought conditions. The strategy includes a set of goals increase productivity, improve conservation and sustainability of water resources. Therefore before of the formation any water market, awareness of the effectiveness and efficiency of water permits trading can be a great help to the formation or Non-formation of water market. The aim of this study is Assessment the effectiveness of the water permits trading program as a solution in optimal use of water among farmers and farm management.
    Materials And Methods
    In this study for assessment of the effectiveness the water permits trading among farmers, two water allocation programs under Non-trading and trading systems is designed based on Interval-Parameter Two-Stage Stochastic Program model. The first mechanism is water allocation in Non-trading system and the second mechanism is water allocation in trading system and then the obtained results of two systems is compared with each other based on water volume is released through trading (saving in water consumption) and decrease in water scarcity. 32 farmers existing in Abbas Abad village were selected that all of them use water of Voshmgir dam that located in Aq Qala city.
    Results
    The results showed that water allocation with the implementation of the trading program will change so that that under this program, the total amount of water consumption is [984/16, 1112/67] ×103 m3 with [184, 208] ha and the total of water scarcity in this program is [228/14, 377/01] ×103 m3. Whereas in Non-trading program the consumption is [1250, 1298] × 103 m3 in [233, 242] ha and water scarcity is [468/32, 681/19] ×103 m3. Also the total profit of two system in both of two programs is [154/543, 222/431] million toman.
    Conclusion
    With attention to the two indexes, saving in water consumption and decrease amount in water scarcity as effectiveness indexes, in total, saving in water consumption with the implementation of the trading program is [185/34, 265/01] ×103 m3 in this village, also under this program water scarcity will be reduced to [240/17, 344/17] ×103 m3 in compared to non-trading program in the dry season with protection the profits of farms. Therefore water trading can lead to more effective and more optimal water allocation especially in drought conditions.
    Keywords: Trading, Uncertainty, Stochastic Programming, Abbas Abad, Voshmgir Dam
  • A. Shabestani, A. Darzinaftchali *, F. Karandish Pages 159-174
    Introduction
    Global greenhouse gases increase could be a threat for the sustainable agriculture under climate change due to affecting important meteorological and hydrological variables. Potential evapotranspiration is an effective key factor influences on the production of agricultural crops and lacking an appropriate understanding of its values could endanger food and water securities. Therefore, in this research, the amount of this important variable was estimated under various emission scenarios in general circulation models of the atmosphere (GCMs) up to 2100.
    Materials And Methods
    The projected effects of global warming on the values of potential evapotranspiration and the related estimation uncertainties were analyzed in Shiraz city based on the outputs of 15 GCMs under three scenarios of A1B, A2 and B1. The large scale data of GCMs were downscaled using the statistical method of LARS-WG in Shiraz station in three periods of 2011-2040 (initial period), 2041-2070 (middle period) and 2071-2100 (late period). To do so, the model was first calibrated and validated based on daily weather data during base period (1981-2010) and then was applied for downscaling process. For estimating potential evapotranspiration, the capability of empirical models, linear regressions and artificial intelligence methods including adaptive neuro fuzzy inference systems and support vector machines was compared with FAO-Penman-Maonteith method. Then, the amount of potential evapotranspiration in future was estimated using the selected model. Finally, the range of uncertainty for the estimated values of potential evapotranspiration under different GCMs were determined for annual, seasonal and monthly time scales.
    Results
    Results of t-test and the amount of criteria indices showed that the selected downscaling model is capable enough for estimating precipitation and cardinal temperatures up to 2100. Support vector machines model had the lowest error for estimating potential evapotranspiration based on the values of root mean square error (0.42 mm) and model efficiency coefficient (0.97) indicating its suitability for estimating the parameter in the future climate of Shiraz. Comparing the average results of 35 ensembles of the selected models (15 GCMs under three emission scenarios) as well as the median values for PDFs under the three scenarios of A1B, A2 and B1 for 2011- 2100 period with those of the base period indicted an increase in potential evapotranspiration for annual, seasonal and monthly time scales. The highest increase in potential evapotranspiration under global warming will happen in middle and late periods of 21th century (10.3-15.6 %), high rainy seasons (5.4-31.9 %) and also December, January and February will have compared to the base period. Analyzing the cumulative probability distribution functions showed that the range of uncertainty for estimating annual, seasonal and monthly potential evapotranspiration were, respectively, 180-250, 47.1-132.7 and 19.6-56.4 mm.
    Conclusions The finding of this research demonstrated that the increase in atmospheric demand in rainy months could threaten both rainfed and irrigated agriculture through decreasing soil moisture content for spring cultivation and increasing the green water deficit in autumn cultivations. The issue requires planning for coping with this global challenge. Nevertheless, it should be considered that long-term planning will be more risky than short ones due to having higher uncertainties for estimating potential evapotranspiration.
    Keywords: GCMs, Global warming, Probability distribution functions, Shiraz, Support vector machines
  • B. Sami Kashkooli, M. Bahrami *, M. Ansari Pages 175-189
    Background And Objectives
    The optimization algorithms inspired by honey bee’s social behavior are among the most recent optimization techniques. Artificial bee colony algorithm (ABC) is one of these algorithms. Today, considering the dramatic increase in pumping energy prices in water conveyance systems, problem of optimal operation of pumping stations is one of the very hottest research areas. In many pumping stations there are no specific guidelines for the operation of the existing pumps and station ope rator acts to turn on and turn of the pumps based on experience and need will be announced him. This traditional method impose a lot of extra cost to sys tem. Therefore, in addition to proper design of pumping stations, operation of these stations is also extremely important. The most important factor affecting the pu mping station performance is the per formance of the pumps, thus pumps should be used as much as possible in their maximum efficiency.
    Materials And Methods
    In this research a pump operation schedule is represented as a string of binary values with each bit representing pump on and off status during a particular time interval and pump optimal scheduling problem is coded as a problem of finding the best binary string which results in the least energy price. In this study a Binary Arti ficial Bee C olony Optimiz ation algorithm based simulation- optimization model has been developed for optimal scheduling of serial pumping stations. The model integrates ABC optimizer and EPA NET hydraulic network solver in MAT LAB software. The proposed model is applied to find the optima l pump operation schedule of Shiraz water conveyance system from Dor oudzan Dam in an ordinary day of the year. Then, the optimal operation mode on this special day was compared with a non-optimal utilization scenarios. The average cost of electrical energy was considered equal to 275 Rials in this study.
    Results
    The results showed that having regard to all the constraints of the problem, the energy cost in the optimal operation was 32% less than average one in an ordinary day. Bit ABC algorithm also caused about 8 percent improvement in optimal algorithm of - PSO with the general neighborhood, but the cost of response obtained in this study was about 2 percent higher than the - PSO algorithm with local neighborhood.
    Conclusion
    The comparison between the optimal operation program and the previous researches results showed the model’s abilities.
    Keywords: Artificial Bee Colony Algorithm, Pumping stations, EPANET
  • S. Adli *, A. Goolchin, S. Shafiei Pages 191-205
    Background And Objectives
    Forest ecosystems are very important types of land uses for storage of carbon in soils and removal of the atmospheric carbon dioxide. Forest plant residues which decompose slowly have a longer residence time and cause more storage of carbon in soils. As an ecological process, litter decomposition provides plants with nutrients for growth and influences their net dry primary products. The aims of this research were to study the effects of forest plant residue type and nitrogen application on organic carbon mineralization.
    Materials And Methods
    This experiment was performed to evaluate the effects of forest plant residue type and nitrogen application on organic carbon and nitrogen dynamics. A split – split plot experiment with three replications was conducted using the litter bag method. The examined factors included types of plant residue (oak, bald cypress, white poplar and pine), levels of applied nitrogen (0, 20 and 40 mg N / kg soil) and incubation periods (1, 2, 3 and 4 months) which were located in sub – sub, sub – and main plots respectively. At the end of the incubation period, the litter bags were pulled out of the pots; after the weights of the remaining plant residues in the bags were measured, the plant residues organic carbon was measured via the dry combustion method at 450°C for 5 h and the total nitrogen via the kjeldahl method. Organic carbon and nitrogen losses were calculated by subtracting the remaining amounts of organic carbon and nitrogen at each incubation time interval from those of the prior interval.
    Results
    The greatest (52.89 %) and the least (25.77%) amounts of organic carbon loss were measured respectively for white poplar and oak plant residues. White poplar plant residue also showed the greatest (42.74%) amount of nitrogen loss during incubation which was in contrast to pine plant residue which had the least (31.03%) amount of nitrogen loss. The highest and lowest amounts of organic carbon and nitrogen loss were obtained from 40 mg N / kg soil and control treatment. The amounts of organic carbon and nitrogen losses increased as the incubation period increased but the highest amounts of organic carbon and nitrogen losses were measured for the first month of incubation.
    Conclusion
    Application of nitrogen causes an increase in the residual organic carbon and nitrogen loss. White poplar residues have a higher decomposition rate than those of oak because they contain less amounts of lignin, as poplar is a soft wood tree.
    Keywords: Organic carbon loss, Plant residue types, Soil nitrogen levels, Organic nitrogen loss
  • Meysam Salarijazi * Pages 207-222
    Background And Objectives
    Estimation of temperature probability distribution function (PDF) is a basic step for risk and uncertainty analysis in hydrology and environment studies. Most researches on temperature PDF estimation have been based on parametric approach while non-parametric approach has been considered in recent years because of some its benefit. The Ortho-Normal Series (ONS) method is a novel non-parametric method with suitable features that has recently been considered in hydrology. This method uses a number of constants with default values for its calculation, but no independent research has taken place about the importance of the default values on the precision of PDF fitting. The objective of this study is sensitivity analysis of ONS constants for precision of temperature PDF estimation which leads to a better understanding of the importance of the coefficients of this method.
    Materials And Methods
    First, the precision of non-parametric ONS method beside four conventional parametric methods (i.e. Gamma, Gumbel, Exponential and Log-Normal) for annual maximum and minimum temperature PDF estimation of Isfahan, Shiraz, Zahedan and Ramsar stations were investigated using Akaike Information criteria (AIC) and Mean Square Error (MSE). The non-parametric ONS method uses CJ0, CJ1, CT and CM coefficients with their default values. The reasonable domains were determined for each coefficient and a certain number of values in each domain were selected. The precision criteria corresponding to the selected value in the domains of coefficients were calculated separately. The sensitivity analysis graphs were drawn using calculated values. The CV of fitting precision criteria of each coefficient was determined considering studied data series for comparison of magnitude of sensitivity of the coefficients.
    Results
    The ONS coefficients sensitivity analysis show the CT coefficient is most sensitive coefficient to changes relative to its default value. The CM and CJO coefficients have similar magnitude of sensitivity and are less sensitive to CT coefficient while CJ1 coefficient is least sensitive coefficient among all coefficients. The analysis of sensitivity analysis graph reveled that increase in precision with decrease in coefficients values and decrease in pension with increase in coefficients.
    Conclusion
    The results show sensible decrease or increase on ONS precision with changes in default values of the coefficients. Moreover it is obvious the completely acceptable precision of ONS using its default values for the coefficients but the changes in CT coefficient led to sensible improvement in precision. Therefore it can be concluded that investigation of changes in default values of ONS coefficients are an important and suitable tool to increase the precision of PDF estimation by this method.
    Keywords: Non-Parametric, Ortho-Normal Series, Temperature, Probability Distribution Function
  • M. Kakeshpuor*, Mr Pirestani, M. Zakeri Pages 223-237
    Background And Objectives
    Flip bucket is one part of dam spillways for energy dissipation. Flip bucket are a standard element of dam spillways for an efficient energy dissipation if takeoff velocities are large, and stilling basins cannot be applied.
    Materials And Methods
    This study investigates the hydraulic performance of a triangular-shaped, rather than the conventional circular-shaped, bucket placed at the takeoff of flip bucket. In this research we survey and compare some hydraulic parameters like depth, velocity, frude number and cavitation number on triangular and circular flip bucket. In simulation, we used volume of fluid(VOF) method and k-ε (RNG) turbulence model.
    Results
    Analyze of results of this research proposed a kind of triangular flip bucket instead of circular flip bucket and also shows that the circular flip bucket has a middle behavior in compare with two kinds of triangular flip buckets in investigation in depth, frude number and cavitation number.
    Conclusion
    Investigation in behavior of cavitation number of these three flip buckets shows that flip bucket A is a good and proper substitution in contrast with triangular flip bucket B. Also surveying of connection between frude number and cavitation number in end of chute and flip bucket which has critical point that maximum potential of cavitation and this point is not necessary in maximum discharge.
    Keywords: flip bucket, chute spillway, cavitation number
  • M. Rahmaniyan *, Ar Hoseiinpuor Pages 239-252
    Background And Objectives
    Availability and fractions of zinc are different in the rhizosphere compare to bulk soil according to different biological and chemical characteristics of rhizosphere. This study was conducted to investigate change in availability and fractions of zinc in the rhizosphere of maize (hybrid (KSC.704)) in a contaminated soil treated with chelators (EDTA, citric acid and poultry manure extract) in greenhouse condition.
    Materials And Methods
    Citric acid and EDTA were used at concentrations level 0, 0.5 and 1 mmol kg-1 soil and poultry manure extract at concentrations level 0, 0.5 and 1 g kg-1 soil. Three seeds of maize were plant in the rhizobox. After 10 weeks, plants were harvested and rhizosphere and bulk soils were separated. Dissolved organic carbon (DOC), microbial biomass carbon (MBC) and available Zn (by using 4 chemical procedures including DTPA-TEA, AB-DTPA, Mehlich3 and Rhizosphere-based method) and Zn-fractions were determined in the rhizosphere and bulk soils.
    Results
    Rhizosphere soils properties was different with bulk soils. The results showed that DOC and MBC in the rhizosphere soils were significantly (p
    Conclusion
    The results of this research showed that availability of Zn in the rhizosphere soils are smaller than the bulk soils. The maximum amount of Zn in the EDTA treatment (1 mmol kg-1) and the least amount of Zn in control condition, were exteracted. There was not statistically significant differences between both levels of poultry manure extract on Zn availability.
    Keywords: Rhizosphere, maize, Fractionation, Chelators, Availability
  • N. Moradi, H. Emami *, Ar Astaraei Pages 253-265
    Background And Objectives
    Soil structure is the most important property which affects other soil properties such as erosion, water infiltration into soil. Application of soil onditioners is one ways to improve soil physical properties. Nanoparticles are one of the newest materials that can influence the soil physical properties. The results of reseravhers show that application of nanomaterial affect soil mechanical properties (liquid and plastic limits). Therfore, the aim of this research was to study the effect of nanomaterials, including nano silicon oxide (nSio2) and nano Aluminum oxide (nAl2o3) on soil structural stability indicators.
    Materials And Methods
    In order to investigate the effect of nano-aluminum oxide and nano-silicon oxide on stractiral stability indicators a silt loam soil was selected. The studied soil was collected from Agricultural Research Center of Khorasan Razavi province, was air dried, and passed through 4.0-mm sieve. The experiment was conducted as a completely randomized design with 9 treatments and 3 replications. The studied treatments include control (without any amendment) nano aluminum oxide (0.002, 0.005, 0.01 and 0.02 % w/w) and nanao silicon oxide (0.002, 0.005, 0.01 and 0.02 % w/w). After addition the different treatments to soil in boxes of 5 Kg, they were incubated for 4 months at moisture range from field capacity (FC) to 50% FC at 18-25oC in greenhouse conditions. Then some soil structural stability indices including mean weight diameter of wet (MWDwet) and dry (MWDdry) aggregates, aggregate stability (AS) and percentage of aggregate destruction (PAD) were measured. Statistical analysis by one way analysis and comparison of means at P
    Results
    The results showed that application of amendments had a significant effect on structural stability indicators and addition of both nanomaterials to the soil increased MWDwet, MWDdry and AS and decreased PAD, siginificantly. The maximum value of MWDwet and MWDdry was obtained by application of 0.02 % nano-aluminum oxide and by increasing the concentration of both nano materials MWDdry and MWDwet increasd. The minimum percentage of aggregate destruction (PAD) was obtained by application of 0.01 % nano silicon oxide and regard to PAD, there was no significant difference between the different concentrations of nano silicon oxide.
    Conclusion
    According to the results of this research, application of nano aluminum oxide and nano silicon oxide improved structural stability and nano silicon oxide was better than nano aluminium oxide in decreasing the percentage of destruction aggregate.
    Keywords: soil amendment, nano-aluminum oxide, nano silicon oxide, aggregate stability
  • N. Enayati *, A. Farhadi, A. Farokhiyan Pages 267-280
    Background And Objectives
    A lot of arid and semi-arid deserts comprise sandy hills. The major problems in these coarse-textured soils including low organic compounds, high percentage of sand and unstable aggregates, have led to restricted use of these soils. Arbuscular mycorrhizal fungi by secreting a glycoprotein called glomalin, has a significant role at improving soil structure and aggregate resistance. These fungi enhance tolerance of plants to environmental stresses by increasing plant resistance in desert lands which leads to a better establishment in this area. The aim of the present study was to investigate the impact of arbuscular mycorrhizal fungi symbiosis to improve the physical and mechanical properties and glomalin content of sandy loam soil under cultivation of blue panic grass and drought stress.
    Materials And Methods
    In order to examine the effect of different levels of moisture [irrigation at 80% (Control, S1), 50%(S2) and 20% of field capacity (S3) ] and inoculation of arbuscular mycorrhizal fungi [Control(NM), Glomus mosseae (GM), Glomus intraradices (GI) and simultaneous inoculation of both fungi (MI)]. An experiment as factorial in completely randomized design was conducted. The rhizomes has been cultivated in pot contains 8Kg of soil after adding inoculant at depth of 5cm of soil and kept 3 months at relatively controlled condition. At the end of the experiment root colonization percentage and qualitiy and quantity of glomalin bulk density, shear resistance, pentration resistance and aggregate stability by dry sieving method were measured.
    Results
    Mycorrhizal symbiosis and drought stress significantly increased glomalin content of the soil. Protein bands on polyacrylamide gel demonstrated more expression of the glycoprotein under stress as a defense mechanism to drought. Root colonization was significantly reduced under drought stress and remarkably increased by mycorrhizal symbiosis. The effect of simultaneous treatments proved to be efficient on shear stress of soil. The aggregate stability increased by increasing moisture content of soil and application arboscular mycorrhiza fungi, but interaction of fungi and moisture level was not significant on bulk density and penetration resistance of soil. Soil bulk density reduced in the mycorrhizal treatments by increasing soil moisture content.
    Conclusion
    Mycorrhizal symbiosis reduced the negative effects of drought stress in the soil. The obtained results showed more efficiency of Glomus intraradices to decrease negative effect of drought on soil proportion than Glomus mosseae. Arboscular Mycorrhizal fungi can help to reduce soil erosion by improving plant growth, soil physical and mechanical characteristics by glomalin secretion increament.
    Keywords: Aggregate, Bulk density, Colonization, Erosion, Penetration resistance
  • Fereshte Mohamadi Khanaposhtani *, Mojtaba Saneie, Masoud Karbasi Pages 281-294
    Background And Objectives
    Local Scour phenomenon in downstream of hydraulic structures such as spillway, gate, stilling basin is one of the most important issue. Scour around the structures in addition to an important impact on the stability of the structure, may change the flow characteristics and the result of changes in the structural design parameters. Reveals the importance of scouring time that the scour depth is considerable, so that the depth of the river is the foundation structures and stability of these structures are at risk. If the maximum scour depth is not anticipated, it creates a serious problem in design. Hydraulic structure designers arent able to provide the necessary measures to reduce damage caused by scour. Careful examination of the claim requires more tests and more accurate. The aim of this study is to investigate the effect of Bentonite clay in the form of the bed scouring.
    Materials And Methods
    For this purpose, 87 tests were conducted in different laboratory conditions on flume of Hydraulic laboratory which Situated in Research Institute of Soil Conservation and Watershed Management. Studies were conducted on 29 tests of non cohesive materials with average of 0.2 mm diameter as an evidence and 58tests on materials with a viscosity of 2%, 5%, 8% and 20%. three crescent gate with 5,7.45,10.82 cm diameters, with the different tail water within 5 cm to 21 cm and four gate openings of 1,2,3 and 4 centimeters, three discharges about 1 to 5 liters per second.
    To measure tail water depth and measure flow discharge used a standard sharp edge triangular weir with 90 degrees.
    Results
    By examining the longitudinal profile of scouring was found dimensionless scour hole profiles and hills created with three curve edge sluice gates diameters 5, 7.45, 10.82 cm and a simple slider, That retains its shape over time and They almost overlap and the curves are similar and stylish. It is worth mentioning scour profiles that were created after curve edge sluice gates was observed secondary hill in the ratio of tail water to opening of gate size 3, 5, 9 but the ratio of more than 10 in its impact will be low enough. As a result of scour profiles behind the slide gate is simple and there was no secondary hill. With using point gage took hole dimensions and the diagram of the scour hole was presented with software surfer. The results showed that the addition of Bentonite clay minerals is reduced scouring hole size. It was also observed an increase of 5% Bentonite clay is reduced 80.61 percent and about 8 percent rise is reduced 84.82 percent scour depth. Dimensionless relationship was presented for effective parameters. Logarithmic line fitted with the interpretation is fairly good correlation with a correlation coefficient of 0.76.
    Conclusion
    Studies in this research showed that the crescent gate has impact on the scour hole, and in the majority of cases examined scour profiles after the crescent gate can be seen secondary hills
    Keywords: Scour, non-cohesive materials, cohesive materials, Bentonite clay, Gate
  • Fereshte Asadi, Ramin Fazloula *, Alireza Emadi Pages 295-306
    Background And Objectives
    The hydraulic jump or water jump, is one of the fast variable flow types and if the water have a supercritical condition in a part of direction, and in special situation the channel wants to change to the subcritical condition, it’s necessary in a very short path the flow’s depth increase significantly and as a result will face a significant energy depreciation. So far many studies were carried out for investigation of hydraulic jump characteristics on rough beds with different forms. Including: Ghazali et al. (2010) analyses the effect of stilling basin floor’s triangle shaped roughness on hydraulic jump characteristics. The results shows that the tailwater depth and jump length on the triangular rippled beds in compare of smooth bed are smaller 25 and 54.7 percent respectively and the sheer stress factor in a rough bed is 8.5 percent more than smooth bed situation in average. One of the solutions which can replace with the bed blocks, is the creation of roughness in flow’s bed. Also Samadi Borujeni (2013) studied the hydraulic jump parameters for six rippled bed. Results showed that the rippled bed in compare with the smooth bed shows a decrease of 25 percent in conjugate depth and a decrease of 54.7 percent in jump length and the factor of sheer stress of the rippled bed was 8.5 times bigger than smooth bed. In this research the characteristics of hydraulic jump has been studied in rough bed condition with the use of physical model. The purposes of this research includes assessing the average diameters of particles at natural roughness condition of bed on the secondary to primary depth ratio, hydraulic jump relative energy dissipation, sheer force coefficient, Comparing the experimental results with the results of other similar research on a variety of rough beds and eventually representing relationships for each of the above terms.
    Materials And Methods
    In this research the characteristics of hydraulic jump on natural rough beds with aggregated particles carried out with an average diameter of 4.75, 3.55, 2.18, 1.59, 0.74 millimeters and a Froude number of 3.5 to 4.5 in a rectangular horizontal flume with the length of 5 meters and width of 0.075 meters and the heights of 0.175 meters. For creating a hydraulic jump, ogee spillway with the height of 0.12 meters has been used in a condition which places the rough beds in downstream. For dimensional analysis, after identification of effective parameters on hydraulic jump, dimensionless numbers, has been extracted using the Buckingham π-theorem.
    Results
    Relative depth, the dissipation of jump relative energy, sheer force coefficient, was obtained as a function of Froude number. The results show’s that between all of studied roughness with different values of roughness relative depth, has no significant differences in terms of influence on decreasing relative depth, increase relative energy dissipation and increase sheer modulus, but the effect of this rough values can be seen in compare with smooth bed.
    Conclusion
    Results show that the rough bed in compare with smooth bed, will decrease the jump relative depth in an average of 56.7 percent, and the relative energy dissipation increases 69 percent and the sheer modulus increases 2.6 percent. On the other hand, comparing of this experimental results with the other similar researches on different types of rough beds show that the graph of the fitted Curve ∆E /E_1 to Froude number, is matches the fitted graph on triangular substrates which Samadi Broujeni (2013) was studied, and changes in shear force coefficient and jump relative depth in the range of above Froude number will be increased which expresses match results.
    Keywords: Energy dissipation, Hydraulic jump, Ogee spillway, Jump relative depth
  • A. Sayadshahraki *, A. Soltani, Aa Naseri, A. Mokhtaran Pages 307-316
    Background And Objectives
    Soil salinity is main factors which adversely affect the sugarcane yield in the southwest of Iran. Therefore, assessment and monitoring of these factors are important issue in this area. Due to the large area of sugarcane fields in this area, monitoring of these factors are very time-consuming and costly. computers models can be considered as an appropriate approach for dealing with this problem. Therefore, this research was conducted to find a suitable model for simulation soil salinity in sugarcane fields by using Nural Network models and SEAWAT model. In recent years the use of intelligent models to predict the groundwater salinity is increasing rapidly due to the ease of use and accuracy of these models in the non-linear equations, and complex mathematical returns Taqrib. Use of models saves time and costs and also provides accurate results. ANN methodology has been applied in almost all branches of science with good results during the last decades. (Saey et al, 2009), neural network model (Artificial Neural Network, Particle swarm optimization( to predict Soil used salinity and good performance of the model to predict soil salinity confirmed.
    Materials And Methods
    In this study, Artificial Neural Networks (ANN), Particle Swarm Optimization) PSO ANN) and SEAWAT model is used to predict groundwater salinity For this purpose, field R9-11 of the Debal Khazaei sugarcane plantation is selected and number piezometers were installed in different depth and distance from collector. piezometers were in 7 categories, each category includes depths of 2.2, 3, 4 and 5 meters above ground level , was installed in different layers of soil. The volume of irrigation water, salinity of irrigation water and salinity drainage water in this period measurements from November 2013 to October 2014 on a daily basis. Of the problems that exist in the use of Artificial neural networks, the problem is education. In this study, using education PSO ) Particle swarm optimization) method is trying to fix this.
    Results
    The results showed that the the Particle Swarm Optimization method has a highest accuracy in predicting groundwater salinity. So that the average RMSE in different depths between measured and predicted with artificial neural network, Particle swarm optimization and SEAWAT obtained 0.092, 0.017 and 0.745 , respectively.
    Conclusion
    Overall, the results of this study showed high accuracy of studied models(Artificial Neural Network, Particle swarm optimization and SEAWAT) for simulation of groundwater salinity that's because accurate measurement of input parameters.
    Keywords: Salinity, SEAWAT, Simulation, Neural Network, Mathlab
  • Nasim Alsadat Mosallami *, Gholam Hosein Karami, Ebrahim Yakhkeshi Pages 317-324
    Background And Objectives
    Groundwater resources in Syahtalu- Garmabdsht region are important sources for drinking water supply for Gorgan City. In this region, there are a number of water wells in a small area which indeed forms a well field. Intersection of cone of depressions of these water wells causes the large decline in their water levels. Decline of water level in these water wells results in the considerable decrease of flowrate of water wells and some of them destroyed. Considering to the limited surface water resources to supply new needs of drinking water resources, the main focus is on groundwater resources of Gorgan. Since the groundwater basins that supply drinking water for the region is located in a small area, the quantity of groundwater in this area are affected. So far¡ comprehensive study on the well field on reducing water discharge has not been done. For this purpose, in this study the effects of well field within a small area (Garmabdasht) on the amount of water extracted is investigated.
    Materials And Methods
    Uncontrolled exploitation of groundwater can cause a sharp drop in groundwater levels that reduce the discharges of the factors affecting the well field are wells adjacent to each other, This means that the wells are closer to interfere cone drops more. As a result of an increase in decline and reduce discharges and another agent that is effective in reducing the discharge of water from well field. Based on the above factors and impact on reducing discharge wells Syahtalu- Garmabdsht area, a number of statistical indicators used. Distance index and discharge- Distance index are based on the factors affecting the capacity reduction defined. Another factor that played a significant role in reducing the discharge of wells in well field, structure wells. Using the evaluation of statistical indicators presented in this study, a simple and practical method to determine the impact of structure wells to reduce water discharge has been introduced.
    Results
    After reviewing the discharge rates and reduce water discharge, it was found that the discharge of the index changes, DQI shows the highest correlation. And to determine the distance between the wells can minimize the impact of these factors on capacity reduction. As for the structure of wells, the results of this research indicate that the impact of structure wells to reduce water discharge varied from zero to 75 percent.
    Conclusion
    Indicators can be defined using a suitable space to create cone drop created around the wells to prevent interference cone drops and changes in the discharges wells in which the harvest is reduced to a minimum. DQI index the best statistical indicators for the lowest rate of decline is known discharges. In order to assess the impact of structure wells to reduce water discharge in this paper is a new way which the discharge index to the distance (DQI), the greater the percentage is even higher water discharge.
    Keywords: decline water tables, well field, statistical indicators, discharge, Garmabdasht
  • A. Rahiminiya*, M. Heydarpuor, H. Shahsavari Pages 325-332
    Background And Objectives
    Bridge failure is a common phenomenon all around the world. The reason of the failure is not just the construction, but ignoring hydraulics’ roll in designing. Therefore, finding ways to reduce scouring is essential. There are two fundamental ways to protect bridges from scouring; increasing the resistant of bed materials and decreasing the power of erosion factors. A new method of decreasing pier scouring is to create roughness around the pier.
    Materials And Methods
    The experiments were conducted under clear water scouring and with a constant discharge during 8 hours in hydraulic laboratory of Isfahan University of Technology using a flume of 7 m length, 0.32 m width and 0.36 depth. Sands with median diameter of 0.75, special gravity of 2.65 grams per cubic centimeters and geometric standard deviation of 1.2 are used in the experiments. In this research vertical flow structure has been investigated has been by analyzing with ADV tool and also effect of this type of flow on scouring of piers surrounding area was also evaluated.
    Results
    According to the results, vertical flow values were negative through central open canal line at upstream of pier which indicated that the flow was downward and also upward flow at the behind of piers was clarified by positive vertical flow values at that area. At common condition flow velocity increases by getting closer to the pier. At upstream of the flow, vertical velocity was particularly lower in existence of roughness on pier surface than control piers which didn’t have any roughness. Low negative values at upstream of the pier with roughness on its surface, the reduction of downward flow with reducing horseshoe vortex power than control pier was demonstrated.Investigation of velocity and shear profiles around the piers shows the existence of horseshoe vortex and downward flow simultaneously at upstream of piers. In downstream, existence of wake vortex causes fluctuations in flow structure. Velocity fluctuations in upstream of flow increases by entering scour hole, so inside the hole, there is a core with high intensity of turbulence in front of piers which is the result of flow separation in that region.
    Conclusion
    In this study, the efficiency of using roughness around the piers to decrease scouring is investigated. Results show that by increasing the size of roughness, scouring will decrease. In fact, increasing the size of roughness will decrease the power of down flow, horseshoe and wake vortexes.
    Keywords: The pier with roughness, Flow structure, ADV