فهرست مطالب

دانش آب و خاک - سال بیست و هفتم شماره 2 (تابستان 1396)
  • سال بیست و هفتم شماره 2 (تابستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/06/02
  • تعداد عناوین: 23
|
  • مقاله پژوهشی
  • اسماعیل اسدی *، عطیه وکیلی فرد، کیومرث ابراهیمی، احمد فاخری فرد، صابره دربندی دربندی صفحات 1-15
    با توجه به اهمیت منابع آب و تاثیر کمی و کیفی آن بر اکوسیستم و فعالیت های زیستی، مطالعه در زمینه خشکسالی به منظور مدیریت منابع آب بسیار ضروری می باشد. هدف از این پژوهش، تعیین ارتباط زمانی بین دو رخداد خشکسالی های هواشناختی و هیدرولوژیکی در دوره آماری 16ساله در حوضه بیلوردی- دوزدوزان با استفاده از متغیرهای بارش و جریان آب سطحی 4 ایستگاه هیدرومتری و 4 ایستگاه اقلیمی می باشد. بدین منظور از دو شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص رواناب استاندارد شده (SRI) استفاده شد. بیشترین همبستگی بین دو خشکسالی هواشناختی و هیدرولوژیکی (در سطح 99 درصد) در مقیاس زمانی 6 ماهه رخ داد. همچنین نتایج حاصل از بررسی خشکسالی هواشناختی منطقه ای حوضه و خشکسالی هیدرولوژیکی در خروجی حوضه در ایستگاه مرکید، نشان گر بیشترین ارتباط معنی دار آنها در سطح 99 درصد (771/0r=) در مقیاس زمانی 9 ماهه بوده است. نتایج حاکی از آن بود که عوامل موثر در بررسی ارتباط بین دو شاخص خشکسالی، فاصله از ایستگاه باران سنجی، مشخصات جغرافیایی و توپوگرافی حوضه می باشد.
    کلیدواژگان: حوضه بیلوردی - دوزدوزان، خشکسالی، شاخص بارش استاندارد شده، شاخص رواناب استاندارد شده
  • یعقوب دین پژوه *، محمدتقی ستاری، سالمه ابراهیمی، صابره دربندی صفحات 17-29
    در این مطالعه، به منظور بهره برداری بهینه از آب سد علویان، از دو روش فرا ابتکاری (بهینه سازی مجموعه ذرات و طرح واره ژنتیک) استفاده شد. کارآیی روش ها با شاخص های قابلیت اعتماد، آسیب پذیری و پایداری ارزیابی گردید. تابع هدف به صورت کمینه سازی مجموع مربعات نسبت کمبود به تقاضای بیشینه در طول دوره آماری 1372 تا 1392 تعریف گردید. نتایج طرح واره منتخب با نتایج سیاست بهره برداری استاندارد مقایسه شد. نتایج نشان داد که طرح واره مجموعه ذرات با شاخص های قابلیت اعتماد، آسیب پذیری و پایداری به ترتیب معادل با 11/80، 91/84 و 89/55 درصد، مناسب تر از طرح واره ژنتیک به ترتیب با 94/78، 91/75 و 3/46 درصد می باشد. با توجه به شاخص های محاسبه شده برای روش سیاست بهره برداری استاندارد که در آن شاخص های قابلیت اعتماد، آسیب پذیری و پایداری به ترتیب معادل با 83/70، 92/98 و 24/8 درصد بود، می توان نتیجه گرفت که طرح واره مجموعه ذرات مناسب تر از طرح واره ژنتیک می باشد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، سد علویان، طرح واره ژنتیک، طرح واره مجموعه ذرات
  • فرید وکیلی تهامی*، محمد زهساز، شهریار نیمکز جاوید صفحات 31-44
    در این تحقیق رفتار هیدرودینامیکی شیر غلافی 1800-2000 که شیر کنترل سد تالوار می باشد، با روش تجربی و عددی بررسی شده است. ابتدا مدل های 10:1و 15:1 از شیر تهیه و آزمایشات لازم بر روی آن ها انجام و سپس براساس معیارهای طراحی‏ و به کمک نرم افزار های کامپیوتری،مدل های شیر نمونه و واقعی تهیه و رفتار هیدرودینامیکی آن ها با روش دینامیک سیالات محاسباتی، پیش بینی می شود. سپس، تحلیل عددی با استفاده از مدل شیر واقعی انجام و رفتار هیدرودینامیکی آن به همان روش و رفتار هیدرومکانیکی آن بر اساس حل اجزای محدودمورد بررسی قرار گرفته و عوامل معادل مثل توزیع تنش در اجزا اصلی شیر، ضریب اطمینان آن ها، میدان سرعت و فشار در بدنه آن در بار آبی بالادست ثابت و در میزان بازشدگی های مختلف بررسی و همچنین پاسخ گذرای ارتعاشی شیر به دست آمده اند. مقایسه نتایج حاصل با داده های تجربی، صحت آن ها را نشان می دهد. نتایج نشان می دهند که تنش در قطعات شیر از حد مجاز بالا نبوده و هیچ قطعه ای به حد تسلیم نمی رسد. تنش بیشینه به دست آمده از تحلیل ارتعاشی از طریق تحلیل مودال با تنش تسلیم قطعات اصلی مقایسه شده و ضریب اطمینان 5/2 به دست آمده است. علاوه بر آن نتایج نشان می دهند که در میدان عمل شیر، دبی های عبوری مورد نظر 5/23 متر مکعب بر ثانیه (در سطح آب سد 55 متر از محور شیر و 100 درصد بازشدگی) و 7/12 متر مکعب بر ثانیه (در سطح آب سد 15 متر از محورشیر و 100 درصد بازشدگی) تخلیه می شوند. در نهایت، ‏‏‏‏روند طراحی برای شیر های مشابه نیز تدوین شده که می تواند در تولیدات آتی به کار رود.
    کلیدواژگان: آزمایش تجربی، پارامتر های عملکرد، توزیع تنش و کرنش، حل عددی، شیر غلافی
  • جواد سیدمحمدی*، علی اصغر جعفرزاده، فریدون سرمدیان، فرزین شهبازی، محمدعلی قربانی صفحات 45-59
    روش های تاپسیس و فرآیند تحلیل سلسله مراتبی در تحقیق مدیریت پایدار و استفاده مناسب خاک مهم بوده که در دهه اخیر به سرعت توسعه یافته اند. در تحقیق حاضر اینها و روش ریشه دوم برای تعیین اولویت کشت گندم، جو و ذرت در 12000 هکتار از دشت مغان و با مطالعه 167 خاکرخ استفاده شده است. پس از نمونه برداری و تجزیه نمونه ها، مقادیر مربوط به بافت خاک، ذرات درشت تر از شن، عمق خاک، آهک، گچ، AWC، pH، OC، CEC، EC، ESP، فسفر و پتاسیم قابل دسترس، شیب، سیل گیری، زهکشی و اقلیم منطقه با اعمال ضرایب وزنی در واحدهای اراضی استخراج گردید. علاوه بر رده بندی خاک ها نهایتا 8 ویژگی عمق خاک، آهک، گچ، pH، EC، ESP، شیب و اقلیم جهت محاسبات تعیین اولویت کشت انتخاب شدند. برای انتخاب ویژگی های موثر بر تولید محصولات در روش های تعیین اولویت، تجزیه به مولفه های اصلی و فاصله اقلیدسی استفاده و وزن های معیارها بر اساس روش ماتریس مقایسه زوجی تعیین گردیدند. در هر سه روش اولویت کشت تمام واحدهای اراضی به جز واحدهای 13 و 16 به علت محدودیت pH، به محصولات جو، گندم و ذرت اختصاص یافت. برای بررسی تفاوت بین روش ها از تجزیه واریانس چند متغیره استفاده و نتایج بیانگر اختلاف معنی دار هر سه روش در سطح احتمال 5 درصد است. در روش تاپسیس میانگین امتیاز محصولات جو، گندم و ذرت به ترتیب 390/0، 381/0، 229/0، در ریشه دوم 380/0، 353/0، 267/0 و در فرآیند تحلیل سلسله مراتبی 341/0، 337/0، 322/0 محاسبه و مقایسه میانگین امتیازهای محصولات با آزمون LSDنشان دهنده دقت بالاتر روش تاپسیس نسبت به دو روش دیگر بوده و دلیل آن ماهیت مقایسه توام فاصله گزینه (محصول) از ایده آل مثبت و منفی، استاندارد سازی داده ها به روش نرم اقلیدسی و همچنین استفاده از معادلات و ماتریس های ریاضی و وزن های مناسب می باشد.
    کلیدواژگان: آبیاری بارانی، اولویت کشت، ریشه دوم، دشت مغان، AHP، TOPSIS
  • حسین نوروزی، عطاء الله ندیری*، اصغر اصغری مقدم، مریم قره خانی صفحات 61-75
    قابلیت انتقال یکی از پارامترهای مهم در شناسایی خصوصیات آبخوان ها می باشد و به دست آوردن مقادیر و چگونگی توزیع آن توسط مدل سازی، برای مدیریت آبخوان ها ضروری به نظر می رسد. برآورد این پارامتر با استفاده از آزمایشات صحرایی مانند آزمایش پمپاژ بسیار پرهزینه و وقت گیر است. برای مدیریت مناسب آبخوان دشت ملکان که یکی از قطب های کشاورزی شمال غرب کشور می باشد شناخت پارامترهای هیدروژئولوژیکی، خصوصا قابلیت انتقال امری لازم و ضروری می باشد. در مطالعه حاضر روش جنگل تصادفی (RF) که یک روش یادگیری مبتنی بر دسته ای از درخت های تصمیم است، برای پیش بینی قابلیت انتقال آبخوان پیشنهاد شده که تاکنون در این زمینه مورد استفاده قرار نگرفته است. روش RF نسبت به روش های دیگر دارای مزایایی مانند دقت پیش بینی بالا، توانایی در یادگیری روابط غیر خطی، توانایی بالا در تعیین متغیرهای مهم در پیش بینی و ماهیت غیر پارامتری می باشد. در مدل RF به دلیل اینکه با افزایش درخت ها میزان خطا کاهش می یابد، بنابراین تعداد 500 درخت برای فراخوانی مدل استفاده شد و پس از اجرای مدل نتایج مدل به وسیله برآورد خطای خارج از کیسه (OOB) ارزیابی گردید و علاوه بر این، برای کاهش ابعاد و افزایش دقت و قابل تفسیر بودن مدل، روش انتخاب ویژگیFS)) به کار برده شد و متغیرهای مهم در پیش بینی نیز شناسایی گردید. بر اساس نتایج مدل سازی با RF مقادیر MSE و AUC به ترتیب برابر با 036/0 و 96/0، متغیرهای هدایت الکتریکی، محیط آبخوان و گرادیان هیدرولیکی به ترتیب به عنوان پارامترهای مهم و تاثیرگذار در پیش بینی قابلیت انتقال شناسایی شدند. همچنین نتایج قابل قبول مدل RF در پیش بینی قابلیت انتقال و تعیین پارامترهای مهم در پیش بینی، نشان از مزایای مدل ارائه شده نسبت به سایر مدل ها در بحث پیش بینی، می باشد.
    کلیدواژگان: آبخوان، جنگل تصادفی، درخت تصمیم، دشت ملکان، قابلیت انتقال
  • اصغر اصغری مقدم *، شهلا سلطانی، رحیم برزگر، نعیمه کاظمیان صفحات 77-89
    دشت کردکندی- دوزدوزان در شمال غرب ایران در استان آذربایجان شرقی واقع شده است. به دلیل کمبود منابع آب سطحی مطلوب در این منطقه، آب زیرزمینی از اهمیت خاصی برای کشاورزی و آشامیدن برخوردار است. هدف این مطالعه، شناخت فرایندهای موثر بر هیدروشیمی آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه می باشد. برای این منظور 24 نمونه از منابع آب زیرزمینی در مهرماه سال 1394 جمع آوری گردید و غلظت یون های اصلی، نیترات، فلوئوراید و سیلیس اندازه گیری شد. اسیدیته و هدایت الکتریکی نمونه ها در صحرا و همچنین در آزمایشگاه اندازه گیری گردید. در این مطالعه از نمودارهای ترکیبی و هیدروشیمیایی مختلف و تجزیه به عوامل برای دستیابی به هدف مورد اشاره استفاده گردید. نتایج حاصل از نمودار های ترکیبی نشان داد که انحلال کانی هایی همچون سیلیکات ها، کربنات ها و تبخیری ها و فعالیت های انسانی عوامل موثر بر شیمی آب زیرزمینی منطقه می باشند. نتایج حاصل از تجزیه به عوامل نشان داد که سه عامل با مجموع واریانس 3/85 درصد، در کیفیت آب زیرزمینی منطقه موثرند که عامل اول و سوم زمین زاد و عامل دوم انسان زاد می باشند.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، تجزیه به عوامل، دشت کردکندی - دوزدوزان، هیدروشیمی
  • فریناز شجاع طلاتپه*، داود فرسادی زاده، علی حسین زاده دلیر، جواد بهمنش صفحات 91-103
    تبدیل های همگرا در جریان های فوق بحرانی کاربردهای گسترده ای دارند. از جمله آن می توان به انتقال جریان از کانال های آبگیر سدها به سرریزهای تونلی، کاهش عرض کانال در تندآب ها و کاهش زمان انتقال جریان در کانال های انتقال سیلاب اشاره کرد. جریان فوق بحرانی در تبدیل های همگرا همراه با ایجاد امواج ضربه ای می باشد. در این تحقیق ارتفاع امواج ضربه ای در تبدیل های همگرای کانال روباز با مقاطع ذوزنقه ای و مستطیلی با به کارگیری مدل های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. طول دیواره تبدیل 1، 75/0 و 5/0 متر، نسبت همگرایی 1 به 2، 1 به 3 و 1 به 4 و زاویه شیب جانبی دیواره ها 35، 45، 60، 70 و 90 درجه به عنوان متغیرهای هندسی و همچنین هفت عدد فرود مختلف در محدوده 23/9-25/3 به عنوان متغیر هیدرولیکی آزمایش ها در نظر گرفته شد. مقادیر ارتفاع امواج ضربه ای در نقاط مختلف جبهه موج اندازه گیری گردید. سپس اثر پارامترهای بی بعد به دست آمده از تحلیل ابعادی بر روی ارتفاع امواج ضربه ای در طول تبدیل بررسی شد. نتایج حاکی از آن بود که در حالت کلی افزایش زاویه شیب جانبی دیواره تبدیل، کاهش نسبت همگرایی، کاهش طول دیواره تبدیل و همچنین افزایش عدد فرود جریان رابطه مستقیم با افزایش ارتفاع موج دارد. در نهایت رابطه ای برای محاسبه ارتفاع امواج ضربه ای در هر نقطه از تبدیل های همگرا براساس پارامترهای بی بعد با ضریب تبیین 89% ارائه شد. همچنین نتایج نشان داد که طول دیواره تبدیل موثرترین پارامتر هندسی بر روی ارتفاع امواج ضربه ای می باشد.
    کلیدواژگان: امواج ضربه ای، تبدیل همگرا، جریان فوق بحرانی، مدل آزمایشگاهی، مقطع ذوزنقه ای
  • زهرا دیبایی *، علی اصغر جعفرزاده، محمدرضا نیشابوری، احمد جهانگیری صفحات 105-117
    قطرات باران می تواند باعث متلاشی شدن خاکدانه ها و ایجاد سله ها ی ساختمانی شود که برجوانه زنی بذور و میزان نفوذ آب در خاک دخالت دارد .در این تحقیق تاثیر شدت های متفاوت بارش بر فابریک و خواص میکرومورفولوژیک خاک مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های شبیه سازی باران و رواناب روی 5 نمونه خاک با خواص فیزیکی و شیمیایی مختلف تحت 3 شدت 20، 37 و 47میلی متر بر ساعت توسط باران ساز انجام و بعد از خروج آب ثقلی نمونه های دست نخورده به کمک جعبه ها برداشته شد.سپس برش های نازک تهیه و با میکروسکوپ پلاریزان مطالعه وفابریک و خواص میکرومورفولوژیک بخش بالایی و پایینی سله ساختمانی به کمک نرم افزار پردازش تصویر 3 بررسی گردید. نتایج نشان داد که تغییرات عمده ای در فابریک بخش بالایی و پایینی سله با شدت های مختلف وجود دارد وحرکت رو به پایین ذرات موجب تجمع رس در قسمت 5/1 تا 3 سانتی متری از سطح سله شده است. همچنین شدت بارش47 میلی متر بر ساعت باعث تشکیل سوسپانسیون قوی و نمودهای خاکساختی هالو در اطراف ذرات شنی و توف شده است. طبقه بندی سطوح اسلایدها به دو بخش فوقانی و تحتانی با ضخامت 0-5/1 و5/1-3 سانتی متری به عنوان بخش سله وزیر سله حاکی از تغییراتی در ساختمان و شکل منافذ فابریک خاک بود. مقایسه کمی و کلاس بندی سه قطر معادل حفره ها (100،30-30 و 100< میکرون) با نرم افزار پردازش تصویر3 وImage J(1.34s) وتجزیه آماری واریانس داده ها با 5 تکرار و در قالب طرح فاکتوریل اسپلیت- اسپلیت به کمک نرم افزازMSTATC اختلاف معنی داری را در سطح احتمال5 درصد بین نوع خاک، شدت بارش و نیز قطر معادل حفرات در سطح بالایی و پایینی سله را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تحلیل تصویر، خواص میکرومورفولوژیک، سله، شدت بارش
  • جلال شیری *، یعقوب دین پژوه، سیدعلی اشرف صدرالدینی، امیر حسین ناظمی صفحات 119-130
    تبخیر- تعرق به عنوان یکی از مولفه های اصلی چرخه هیدرولوژیک دارای اهمیت فراوانی در مدیریت منابع آب و برنامه ریزی آبیاری می باشد. امروزه به دلیل نبود داده های لایسی متری در بیشتر ایستگاه های هواشناسی، از مقادیر تبخیر- تعرق مرجع حاصل از مدل استاندارد فائو- پنمن - مونتیث استفاده می شود. مدل یاد شده برای محاسبه تبخیر- تعرق گیاه مرجع چمن ( ) به کار برده می شود. از سوی دیگر، مدل پنمن- کیمبرلی نیز به طور گسترده ای برای محاسبه تبخیر- تعرق گیاه مرجع یونجه (ETr) مورد استفاده قرار گرفته است. در مطالعه حاضر، داده های هواشناسی شش ایستگاه هواشناسی در استان آذربایجان شرقی در یک دوره آماری ده ساله برای محاسبه و ETr به کار برده شده و سپس نسبت ETr به برای هر شش ایستگاه در دوره مطالعاتی محاسبه شد. در ادامه، سهم هر یک از مولفه های توازن انرژی و آئرودینامیکی در میزان کل تبخیر- تعرق مرجع با استفاده از مدل پنمن- کیمبرلی تعیین شد که نتایج حاصل، حاکی از نقش مهم هر دو مولفه در فرآیند تبخیر- تعرق ایستگاه های مورد مطالعه بود. بر این اساس، کاربرد مدل های مبتنی بر تابش خورشیدی نظیر مدل پریستلی- تیلور در این ایستگاه ها می باید با احتیاط صورت پذیرد.
    کلیدواژگان: تبخیر- تعرق مرجع یونجه و چمن، تغییرات فصلی، مولفه آئرودینامیکی، مولفه توازن انرژی
  • محمد رحمانیان، حبیب خداوردی لو *، میرحسن رسولی صدقیانی، یونس رضایی دانش صفحات 131-142
    پالایش سبز فناوری نسبتا جدیدی برای پالایش محیط های آلوده می باشد. با این حال، تاکنون گیاهانی کارآمد برای حذف موثر سرب و کادمیوم از خاک یافت نشده است. هدف از این مطالعه ارزیابی توانایی ارزن، بیدگیاه و یونجه وحشی در پالایش سبز سرب و کادمیوم از یک خاک لوم رسی آلوده شده به این فلزات در شرایط گلخانه ای بود. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با دو فاکتور فلزات آلاینده سرب و کادمیوم (0 ، 150، 400، 800 و1500 میلی گرم سرب بر کیلوگرم و 0، 5، 20، 60 و100 میلی گرم کادمیوم بر کیلوگرم) و سه نوع گیاه و در سه تکرار انجام گرفت. نتایج نشان داد با افزایش غلظت سرب در خاک، سرب جذب شده از خاک توسط ارزن و بیدگیاه کاهش و توسط یونجه وحشی افزایش یافت. کادمیوم جذب شده از خاک به وسیله گیاهان مورد مطالعه با افزایش غلظت آن در خاک افزایش یافت. بیشترین میزان سرب و کادمیوم توسط بیدگیاه و کمترین آن توسط ارزن از خاک جذب گردید. ماده خشک بخش هوایی گیاهان مورد مطالعه با افزایش غلظت سرب در خاک کاهش یافت.
    کلیدواژگان: ارزن، بیدگیاه، جذب، سرب، کادمیوم، یونجه
  • مریم بیات ورکشی*، علیرضا ایلدرومی، حمید نوری صفحات 143-156
    نقش پدیده های جوی – اقیانوسی انسو در وقوع خشکسالی کشور براساس اطلاعات 30 ایستگاه همدید در یک بازه زمانی بلند مدت از بدو تاسیس تا سال 2010 بررسی گردید. از برخی شاخص های انسو (شامل SOI، MEI، 2+1NINO، 4/3 NINO، 4NINO، NOI، TNI و PNA) به عنوان متغیر مستقل و از شاخص بارش استاندارد (SPI) به عنوان متغیر وابسته برای بیان خشکسالی استفاده شد. نتایج حاصل از بکارگیری روش تحلیل همبستگی پیرسون نیز بیان گر ارتباط بین شاخص های اقلیمی انسو و SPI بود. بیشترین همبستگی به میزان 33/43 درصد به شاخصSOI تعلق داشت. همبستگی شاخص های MEI، 4/3 NINO، 4NINO ، NOI ، 2+1NINO ، TNI و PNA به ترتیب در رتبه های بعدی قرار داشتند. از طرفی، همبستگی خشکسالی نواحی غرب و شمال غرب کشور با شاخص SOI بیش از سایر نواحی بود. مقایسه تعداد وقوع خشکسالی در فازهای گرم (النینو) و سرد (لانینا) انسو نشان داد که تعداد وقوع خشکسالی در فاز لانینا بیش از النینو بود که موید آن است که وقوع فاز النینو منجر به کاهش خشکسالی کشور شده است.
    کلیدواژگان: النینو، ایران، لانینا، SPI، SOI
  • کامران محمدی، منوچهر فتحی مقدم * صفحات 157-169
    تحلیل جریان های غیرماندگار سریع از این جهت که منجر به جلوگیری از وارد شدن خسارات شدید به سیستم آبرسانی می شود دارای اهمیت فراوان است. در تحلیل‏های رایج فرض بر این است که ارتباط تنش برشی جداره با سرعت متوسط در سطح مقطع لوله در حالت غیرماندگار همانند حالت ماندگار است و روابط بیان‏کننده تنش برشی جداره مانند رابطه دارسی- ویسباخ یا هیزن- ویلیامز در هرگام زمانی از جریان غیرماندگار نیز صادق می باشد. این در حالی است که در تحلیل جریان های غیرماندگار سریع مانند ضربه قوچ، روابط تنش برشی جداره در حالت ماندگار نامعتبر است چرا که افت ناشی از اصطکاک را کمتر از مقدار واقعی پیش بینی می کند. لذا در این تحقیق ابتدا طی مدل سازی آزمایشگاهی، پدیده جریان غیرماندگار سریع بر روی یک سیستم مخزن، لوله و شیر مورد بررسی قرار گرفت که لوله آن از جنس پلی اتیلن به قطر 63 میلی متر و با 3 طول 32، 47 و 80 متر می باشد. هر طول لوله با 3 دبی مختلف و بستن سریع شیر در حضور مخزن تامین بار آبی با ارتفاع استاتیکی تراز آب 5 متر مورد آزمایش قرار گرفته است. این شرایط هیدرولیکی فوق توسط مدلی کامپیوتری که با زبان برنامه نویسی MATLAB کدنویسی شده است شبیه سازی و نتایج آن با داده های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. این برنامه قادر است جریان غیرماندگار سریع را به کمک مدل های اصطکاکی شبه ماندگار و غیرماندگار شبیه سازی نماید. نتایج نشان دهنده آن است که مدل به خوبی قادر است داده های آزمایشگاهی را شبیه سازی نماید و مدل های اصطکاکی غیرماندگار (0529/0RMSE=) و شبه ماندگار (0858/0RMSE=) به ترتیب عملکرد بهتری را در تخمین جریان غیرماندگار سریع از خود نشان می دهند. همچنین امواج فشاری آزمایشگاهی، شبیه سازی شده با مدل اصطکاکی غیرماندگار و مدل اصطکاکی شبه ماندگار روند میرایی سریع تری داشتند.
    کلیدواژگان: افت غیرماندگار، جریان غیرماندگار سریع، خطوط انتقال آب، مدل های اصطکاکی
  • سیدعلی موسوی *، حسین محمد ولی سامانی، علی حقیقی صفحات 171-183
    در این پژوهش برای طراحی بهینه شبکه های جمع آوری سیلاب شهری که از زیرساخت های مهم و ضروری شهرها محسوب می شوند، یک الگوریتم ژنتیک تطبیقی توسعه داده شد. برای بهره گیری از ظرفیت ذخیره سازی ذاتی شبکه، قید جریان با سطح آزاد با قید عدم سیل گیری جایگزین و برای شبیه سازی هیدرولیکی شبکه، از مدل SWMM 5.1 بهره گیری شد. رویکرد پیشنهادی، یک روش طراحی بهینه مبتنی بر هیدروگراف است که در آن برای روندیابی جریان در مجاری شبکه از مدل موج کامل دینامیکی استفاده می شود. روش پیشنهادی برای طراحی بهینه شبکه جمع آوری سیلاب در منطقه کیانپارس شهر اهواز مورد استفاده قرار گرفت و نتایج آن با نتایج روش مرسوم )طراحی بهینه با قید جریان با سطح آزاد(، مقایسه شد. نتایج نشان داد که الگوریتم توسعه داده شده از سرعت و راندمان بالایی برخوردار است. به علاوه بهره گیری از ظرفیت ذخیره سازی ذاتی شبکه باعث شد تا هزینه ساخت جواب بهینه رویکرد پیشنهادی (885/474 میلیارد ریال) نسبت به هزینه جواب بهینه روش مرسوم (686/968 میلیارد ریال) به کمتر از نصف تقلیل یابد.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک تطبیقی، بهینه سازی، رسیدگی به قیود، شبکه جمع آوری سیلاب شهری، طراحی بهینه
  • محمدرضا نیکو *، اکبر کریمی، محمدرضا علیزاده، عبدالحسین بغلانی صفحات 185-197
    آب شرب منطقه لارستان در استان فارس، ایران توسط سد سلمان فارسی تامین می گردد، که به علت خشکسالی و حضور ذینفعان دیگر همیشه قابلیت اطمینان ندارد. از سوی دیگر، شرکت آبفای فارس چاه های مختلفی را با ظرفیت برداشت و غلظت املاح محلول مختلف در اختیار دارد. ترکیب بهینه چاه ها و آب انتقالی از سد برای تامین آب شرب به نحوی که قابلیت تامین آب بیشینه شده و محدودیت های غلظت املاح محلول تامین گردد سوال اصلی تصمیم گیران آبفا می باشد. بنابراین، بهره برداری تلفیقی رهسازی از سد و پمپاژ به عنوان رویکرد مدیریتی انتخاب و با لحاظ قید کیفیت و با هدف بیشینه سازی تامین آب برای نیاز شرب، بهینه سازی می گردد. بهره برداری تلفیقی رهاسازی سد و پمپاژ استراتژی انتخابی تصمیم گیر برای تامین آب در این سیستم آبی از میان استراتژی های متعدد دیگر در منطقه است. مدل بهره برداری تلفیقی فرمول بندی، در محیط برنامه نویسی GAMS تهیه و توسط مدل بهینه سازی غیرخطی MINOS حل شده است. استراتژی بهره برداری تلفیقی در سه مرحله کوتاه مدت، میان مدت و بلندمدت برای اجراء، برنامه ریزی و بهینه سازی شده و قواعد بهره برداری از سد و چاه ها ارائه شده است. قابلیت اطمینان در شرایط بدون استفاده از بهره برداری تلفیقی در میان مدت 63% می باشد، در حالی که با بهره برداری تلفیقی این قابلیت اطمینان به 90% می رسد. در شرایط بحرانی (خرابی بخشی از خط انتقال)، قابلیت اطمینان تامین آب شرب 49% است در حالی که با بهره برداری تلفیقی این قابلیت اطمینان به 77% می رسد.
    کلیدواژگان: بهره برداری تلفیقی، سد سلمان فارسی، قابلیت اطمینان، قواعد بهره برداری، مدل بهینه سازی GAMS
  • هادی جعفری *، خلیل عرفان، علی زینالی صفحات 199-212
    بررسی مکانیسم جریان آب زیرزمینی در آبخوان های چند لایه در مدیریت بهره برداری از آن ها اهمیت دارد. لذا هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی مکانیسم جریان در آبخوان دولایه ای دشت مرند در استان آذربایجان شرقی می باشد. آبخوان در نیمه شرقی دشت آزاد بوده، ولی از بخش میانی گسترش رسوبات رسی سبب ایجاد لایه آبدار محبوس زیر لایه آزاد شده است. روش انجام تحقیق شامل بررسی داده های سطح آب زیرزمینی در چاه های حفرشده در هر لایه در مهرماه 91، استفاده از اطلاعات ژئوفیزیکی، نگاره حفاری ها و داده های کیفی می باشد. بدین منظور ابتدا با تلفیق اطلاعات مذکور محدوده گسترش لایه های آبخوان اصلاح شده و سپس ارتباط هیدرولیکی آن ها بررسی شده است. نتایج نشان می دهد سطح ایستابی لایه آزاد بالاتر از سطح پیزومتریک لایه محبوس بوده، لیکن به دلیل ضخامت زیاد و نفوذپذیری پایین رس، جریان عمودی محتمل نمی باشد. همچنین تبادل آب زیرزمینی از طریق چاه ها در زمان فعالیت آن ها وجود ندارد. لایه محبوس ادامه آبخوان آزاد اصلی بوده که به دلیل گسترش لایه رسی، رفتار محبوس نشان می دهد. ضریب ذخیره اندک این لایه، سبب افت بیشتر سطح پیزومتریک شده که بایستی در مدیریت برداشت مدنظر باشد. بررسی های هیدروشیمیایی ضمن تایید مکانیسم جریان، نشان دهنده تغذیه لایه محبوس از بخش جنوب شرقی لایه آزاد می باشد.
    کلیدواژگان: آبخوان چندلایه، جریان عمودی، لایه آزاد، لایه محبوس، مرند
  • الهام قنبری عدیوی*، منوچهر فتحی مقدم صفحات 213-224
    در این پژوهش به منظور حفاظت از سواحل دریا و یا رودخانه در مقابل نیروی ناشی از امواج، استفاده از کمربند سبز (پوشش درختی) به جای سیستم سخت مانند موج شکن که هزینه زیادی در بر دارد، پیشنهاد شده است. آزمایش در کانال موج، برای ارزیابی تاثیر پوشش درختی بر کاهش اثر امواج به صورت دو بعدی انجام شد. ساقه های پلاستیکی با قطر 1 سانتی متر در قسمت ساحلی در کانال به کار گرفته شد. آزمایش ها با چیدمان تاندوم (موازی) با فواصل 5×5 و10×10 سانتی متر، 3 حالت عرض پوشش 10، 30 و 40 سانتی متر، 5 شیب ساحل 0، 3، 5، 7 و 10 درصد و 4 ارتفاع موج 3، 4، 6 و 8 سانتی متر انجام گردیده که در مجموع با حالت بدون پوشش، 145 حالت مختلف بررسی شده است. نیروی موج وارده شده بر بدنه ساحل با استفاده از روش اندازه گیری مستقیم به کمک نیروسنج الکترونیکی (لودسل) برآورد گردیده است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که پوشش درختی ساحلی در کاهش اثر امواج از طریق جذب نیروی امواج در قالب نیروی کششی بر روی درختان، تاثیر بسزایی در کاهش اثر مخرب موج و در نتیجه در حفاظت و تثبیت ساحل داشته است و در بهترین حالت از بین آزمایش های انجام شده معادل 43 درصد از نیروی امواج توسط پوشش درختی گرفته شده است.
    کلیدواژگان: امواج، پوشش درختی، حفاظت، ساحل، نیروی مخرب
  • مهدی یاسی *، لعیا نصیری سلطان احمدی صفحات 225-236
    کاربرد مدل های ریاضی در طرح های مهندسی رودخانه اجتناب ناپذیر است. مدل یک بعدی HEC-RAS با بهره گیری از حداقل اطلاعات صحرائی و حجم محاسبات، کاربرد گسترده ای در مطالعات تعیین بستر و ساماندهی رودخانه های ایران دارد. هدف اصلی در تحقیق حاضر، ارزیابی کاربرد مدل HEC-RAS برای شرایط جریان پایدار و ناپایدار در یک رودخانه بزرگ و با جریان دائمی (رودخانه دانوب) بوده است. نتایج مدل همچنین با نتایج مشابه از مدل مرفودینامیکی و یک بعدی معروف اروپائی RubarBE، در شرایط یکسان هندسی و هیدرولیکی مقایسه گردیده است. در این بررسی، بازه رودخانه دانوب به طول 42 کیلومتر، در ناحیه کشور اسلواکی مورد نظر قرار گرفت. دو مدل برای هفت شرایط شاهد جریان (890 تا حدود 9100 متر مکعب بر ثانیه) اجرا شد. پارامترهای اصلی جریان مورد ارزیابی قرار گرفتند. تطابق پروفیل های سطح آب مشاهداتی و شبیه سازی شده در طول بازه رودخانه برای هر دو مدل، به ویژه در در محدوده جریانات مجرای اصلی رودخانه، مطلوب بود. نتایج برآورد ظرفیت مقطع پر بازه رودخانه از دو مدل نسبتا مشابه بوده و در بیشتر طول بازه در حدود 2000 متر مکعب بر ثانیه است؛ که معادل بده آستانه سیلاب رودخانه به شمارمی رود. در این بررسی، حساسیت مدل HEC-RAS به پنج عامل هندسی- هیدرولیکی ارزیابی گردید. بیشترین حساسیت مدل در انتخاب شیب بازه برای شرایط مرزی جریان نرمال می باشد. از میان خصوصیات هیدرولیکی مختلف، تراز سطح آب کمترین حساسیت را به تغییر عوامل پنج گانه نشان می دهد. نتایج این بررسی با نتایج مشابه در یک رودخانه با جریان دائمی در ایران (رودخانه نازلو، حوضه دریاچه ارومیه) نیز مقایسه گردید، که تطابق خوبی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: بده مقطع پر، تحلیل حساسیت، رودخانه دانوب، مدلHEC-RAS، مدل RubarBE
  • انسیه مرآتی*، عبدالله طاهری، نصرالدین پارسافر صفحات 237-248
    در بسیاری از مناطق جهان مخصوصا مناطق خشکی مانند ایران، آب زیرزمینی به عنوان منبع مهمی برای رفع نیاز های شرب و کشاورزی محسوب می شود. فعالیت های کشاورزی و استفاده بیش از اندازه از کودهای شیمیایی از عوامل مهم در کاهش کیفیت آب های زیرزمینی است. این پژوهش با هدف بررسی پراکنش کیفیت آب های زیرزمینی در حوضه آبخیز سلیمانشاه در استان کرمانشاه و تهیه نقشه آلودگی آب های زیرزمینی در اراضی تحت کشاورزی با استفاده از روش زمین آمار صورت گرفت. لذا به منظور پیش بینی پراکنش مکانی پارامترهای کل مواد جامد محلول (TDS)، نسیت جذب سدیم (SAR)، کلر و نیترات آب های زیرزمینی از60 چاه موجود در محدوده نمونه برداری شده، جهت درون یابی از روش های کریجینگ و IDW و به منظور انتخاب مدل مناسب از شاخص RSS استفاده گردید، سپس با استفاده از تکنیک ارزشیابی متقابل و روش های ارزیابی خطا، نظیر RMSE و ME مناسب ترین روش درون یابی انتخاب شد. نتایج نشان داد که برای پهنه بندی پارامترهای مذکور روش کریجینگ معمولی - نمایی بر سایر روش ها ارجحیت دارد. در نهایت پس از انتخاب مدل مناسب جهت درون یابی، نقشه پراکنش پارامترهای مورد بررسی در محیط ArcGIS10 تهیه گردید.
    کلیدواژگان: پارامترهای کیفی، آب زبرزمینی، درون یابی، GIS
  • میرحسن رسولی صدقیانی*، حسن کریمی، حبیب خداوردی لو، ندا مرادی، محسن برین صفحات 249-266
    یکی از روش های نوین افزایش کارآیی پالایش سبز فلزات سنگین در خاک های آلوده، استفاده از عوامل کمپلکس کننده در خاک است. بدین منظور برای بررسی اثر کاربرد اسید هیومیک بر افزایش انحلال سرب در خاک و جذب آن توسط گیاه طوق آزمایشی در شرایط گلخانه ای اجرا گردید. فاکتورهای آزمایش شامل: 1) سرب (صفر، 250، 500 و 1000 میلی گرم بر کیلوگرم از منبع نیترات سرب) و 2) اسید هیومیک (صفر، 100 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم) بودند. به همین منظور در پایان دوره رشد گیاه طوق برخی پارامترهای بیولوژیک خاک شامل تنفس میکروبی (BR)، کربن زیست توده میکروبی خاک (MBC)، محتوای نسبی آب برگ (RWC)، میزان پرولین و غلظت سرب در ریشه و شاخساره گیاه، فاکتور انتقال گیاهی(TF)، فاکتور انباشت شاخساره و ریشه (BAF) اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که افزایش شدت آلودگی سربی خاک، BR، MBC، زیست توده خشک ریشه و شاخساره، RWC، BAF شاخساره و ریشه و TF را کاهش داد و باعث افزایش مقدار پرولین، غلظت سرب شاخساره و غلظت سرب ریشه در گیاه طوق گردید. همچنین افزودن اسید هیومیک باعث کاهش پرولین گردید که مقدار پرولین در تیمارها بدین ترتیب بود (0HA >100HA >200HA). همچنین نتایج حاکی از تاثیر مثبت اسید هیومیک بر غلظت سرب زیست فراهم، BR و MBC بود و غلظت سرب زیست فراهم در 200HA در مقایسه با 0HA، 35/62 درصد افزایش یافت. به طور کلی علیرغم تاثیر مثبت اسید هیومیک در افزایش جذب سرب توسط گیاه طوق، این گیاه نمی تواند برای پالایش سبز سرب مناسب باشد، زیرا این گیاه نتوانسته است بیش از 1000 میلی گرم سرب در کیلوگرم ماده خشک اندام هوایی اندوزش نماید.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، اسید هیومیک، پالایش سبز، سرب، گیاه طوق (Xeanthium vetelus)
  • رضا احمدی * صفحات 267-281
    رادار نفوذی به زمین (GPR) یک روش ژئوفیزیکی غیرمخرب با قدرت تفکیک بالاست که از بازتاب امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا (عموما در محدوده فرکانسی یک مگاهرتز تا بیش از یک گیگاهرتز) برای آشکارسازی و شناسایی اشیاء مدفون و ناهمگنی های زیرسطحی استفاده می کند. در پژوهش حاضر امکان کاربرد این روش برای آشکارسازی خطوط انتقال آب مدفون و تصویر کردن آب های زیرزمینی برای مقاصد مهندسی آب، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور با استفاده از مدل سازی عددی پیشرو به روش تفاضل محدود دوبعدی بهبود یافته در حوزه فرکانس، پاسخ GPR اشیاء مصنوعی متناظر با اهداف متداول در امور آب، همانند استوانه افقی و زمین لایه ای مدل سازی شده است تا از نتایج آنها، برای تفسیر نگاشت های راداری واقعی GPR استفاده شود. روش GPR برای آشکارسازی خطوط انتقال آب زیرزمینی در محدوده دشت شاهین شهر اصفهان به عنوان مطالعه عملی پژوهش حاضر نیز به کار گرفته شد و ناهمگنی های موجود در نگاشت های راداری به دست آمده، به کمک نتایج مدل سازی پیشرو، به عنوان موقعیت قنات احتمالی نیمه پر از آب شیرین، تفسیر گردید که اعتبار نتایج از طریق حفر ترانشه بر روی یکی از پروفیل های برداشت، به اثبات رسید. براساس نتایج این پژوهش روش GPR برای آشکارسازی کلیه خطوط انتقال آب زیرسطحی، تشخیص فلزی یا غیرفلزی بودن جنس لوله های مدفون، شناسایی نوع آب (شور یا شیرین بودن) لوله های غیرفلزی، تعیین عمق سطح سفره های آب زیرزمینی، ضخامت لایه آب دار (در مورد آب های با رسانایی کم) و مرز آب های شور و شیرین، قابل استفاده می باشد.
    کلیدواژگان: خطوط انتقال آب مدفون، رادار نفوذی به زمین (GPR)، سطح سفره آب زیرزمینی، سیال محتوی هدف، مدل سازی عددی پیشرو
  • رسول ایلخانی پور زینالی *، سید محمود کاشفی پور، سید حبیب موسوی جهرمی، منوچهر فتحی مقدم صفحات 283-291
    با نوشتن معادله انرژی در امتداد خط جریان عبوری از لبه دریچه بین مقطع بالادست سازه مرکب سرریز- دریچه و مقطع فشرده شده جریان در پائین دست دریچه و انتخاب دبی نسبی دریچه(نسبت دبی دریچه به دبی کل) به عنوان ضریب اثرات متقابل، روابطی برای محاسبه ضریب تخلیه ترکیبی و دبی جریان از سازه جریان ترکیبی سرریز- دریچه در شرایط جریان آزاد استخراج گردید. با به کار بردن این روابط تاثیر دبی نسبی دریچه بر ضریب تخلیه ترکیبی و تراز خط تقسیم جریان در بالادست سازه مشخص شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که ضریب تخلیه سازه جریان ترکیبی سرریز- دریچه در شرایط جریان آزاد با افزایش دبی نسبی دریچه کاهش می یابد. خط تقسیم جریان در بالادست سازه در شروع ریزش آب از روی سرریز منطبق بر تاج سرریز بوده و با افزایش دبی جریان از روی سرریز به سمت لبه دریچه انتقال می یابد. تاثیر دبی نسبی دریچه بر ضریب تخلیه دریچه در سازه جریان ترکیبی ناچیز بوده ولی تاثیر آن بر ضریب تخلیه سرریز (به دلیل جا به جا شدن خط تقسیم جریان در بالادست سازه جریان ترکیبی) قابل توجه می باشد.
    کلیدواژگان: اثرات متقابل، خط تقسیم جریان، دبی نسبی دریچه، ضریب تخلیه ترکیبی، معادله انرژی
  • خدیجه پوررنجبری، عبدالرضا واعظی هیر *، محمدرضا حسین زاده صفحات 293-305
    کانسار پورفیری مس- مولیبدن هفت چشمه در 28 کیلومتری شمال غرب شهرستان ورزقان در استان آذربایجان شرقی واقع شده است. به منظور ارزیابی ویژگی های هیدروژئوشیمیایی و غلظت برخی فلزات سنگین در منابع آب منطقه، تعداد 14 نمونه از آب های زیرزمینی (چشمه و سطوح نشتی) و 10 نمونه از آب سطحی منطقه جمع آوری و غلظت کاتیون ها و آنیون های اصلی (Mg، Na، K، Ca، SO4، HCO3، CO3، Cl ) و نیز فلزاتZn، Pb، Mo، Cu درآن ها تعیین شد. بررسی های کیفی این نمونه ها نشان داد بیشتر نمونه هایی که از محدوده توده کانسار برداشته شده دارای pH پایین تر از 5 می باشد، که نشان دهنده آزاد شدن عناصر از سازند ها و کانی ها شده و کیفیت آب را از نظر مصارف شرب، کشاورزی و صنعتی پایین آورده است، اما با دور شدن از کانسار در جهت جریان، غلظت آلاینده ها کم و کیفیت آب در منابع مذکور افزایش می یابند. غلظت Pb و Mo در نمونه های نزدیک کانسار (35 درصد نمونه ها) بالاتر از حد استاندارد ولی غلظت Cu وZn در تمامی نمونه ها پایین تر از حد استاندارد بود. مقادیر شاخص آلودگی فلزات سنگین (HPI) و شاخص فلزی (MI) نشان دادند که آب سطحی و زیرزمینی ایستگاه های نزدیک کانسار (30 درصد نمونه ها) غیر قابل آشامیدن بوده و برای سلامتی انسان مضر می باشد. همبستگی غلظت فلزات Cu، Zn و Pb به جز مولیبدن با pH منفی بوده و غلظت این فلزات سنگین در زهاب کانسار با کاهشpH افزایش یافت. نتیجه این تحقیق لزوم انجام مطالعات بررسی اثرات زیست محیطی این کانسار پیش از بهره برداری آن را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: شاخص آلودگی فلزات سنگین، شاخص فلزی، فلزات سنگین، ضریب همبستگی، هفت چشمه
  • معین هادی، ابوالفضل مجنونی هریس*، رضا دلیرحسن نیا صفحات 307-320
    بارندگی سالانه یکی از عوامل مهم موفقیت در زراعت دیم است. به طور کلی مناطقی که دارای آب و هوای سرد و معتدل بوده و مقدار بارندگی سالیانه بیش از 300 میلی متر باشد برای زراعت گندم به صورت دیم مساعد خواهد بود، این در حالی است که متوسط بارندگی شهرستان تبریز در 30 سال اخیر 5/248 میلی متر بوده است. در تحقیق حاضر امکان کشت گندم دیم در دشت تبریز با توجه به دو عامل بارش و دما بررسی شد. برای انجام این پژوهش از داده های آماری 30 سال ( 1985 تا 2015) استفاده گردید. دوره مورد مطالعه به 6 بازه زمانی 5 ساله تقسیم شد و احتمال موفقیت کشت گندم در شرایط دیم بررسی گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، انجام آبیاری تکمیلی در منطقه مورد مطالعه ضروری می باشد. به منظور تعیین زمان مناسب برای آبیاری تکمیلی نیز مقادیر بارش پاییزه و بارش بهاره محاسبه و با مقادیر مورد نیاز مقایسه شد. در نهایت با بررسی مراحل حساس گندم نسبت به تنش آبی و مقایسه آن با میزان بارش های فصلی، زمان مناسب انجام آبیاری تکمیلی در مرحله پر شدن دانه یعنی خرداد ماه تعیین شد. در 29 سال بارش خرداد کمتر از حداقل مقدار مورد نیاز بوده است. ضمن این که با مدیریت دقیق زمان کاشت می توان از بارش های پاییزه نیز به نحو مطلوب استفاده کرد؛ به طوری که در 8/3 سال از هر دوره 5 ساله مقادیر بارش پاییزه مطلوب بوده است. برای محاسبه تاریخ رسیدن به مراحل مختلف رشد گندم از شاخص درجه – روز - رشد (GDD) استفاده شد. با توجه به اهمیت دما در فرآیند رشد گندم دیم، از نظر دمایی نیز شرایط در مراحل مختلف فنولوژیکی گندم در منطقه بررسی و نتایج با مقادیر مطلوب مقایسه شد.
    کلیدواژگان: آبیاری تکمیلی، بارندگی، تنش آبی، گندم دیم
|
  • Esmaeil Asadi * Pages 1-15
    Due to the importance of water resources and their qualitative and quantitative effects on ecosystems and biological activities, study about drought is very necessary for water resources management. The aim of this study was to determine the temporal relation between the occurrence of meteorological and hydrological droughts in Bilverdi-Doozdoozan basin during a 16-year period, using precipitation and surface flow data obtained from 4 climatic and 4 hydrometric stations. For this purpose, the Standardized Precipitation Index (SPI) and Standardized Run-off Index (SRI) were used. The maximum correlation between meteorological and hydrological droughts (at 99% confidence level) was found for 6 month time intervals. Also the results gained from investigating regional meteorological drought and hydrological drought in basin outlet, indicated the maximum correlation at confidence level of 99% (r=0.771) in 9 month time interval. The results indicated that the distance from precipitation and hydrometric stations, geographical properties and basin topography were effective factors in the investigation of two drought indices relation.
    Keywords: Bilverdi-Doozduzan Basin, Drought, Standardized Precipitation Index, Standardized runoff index
  • Y. Dinpazhoh *, Mt Sattari, Sabereh Darbandi Pages 17-29
    In this study, for the purpose of optimum utilization of water reserved in Alavian dam, two meta-heuristic methods (particle swarm optimization and genetic algorithm) were used. The performances of the methods were evaluated using the reliability, vulnerability and sustainability indices. Objective function was defined in terms of minimization of the total sum of squares of the ratios of deficits to the maximum demand during the time period of 1998 to 2013. The output of the selected algorithm was compared with that of the standard operation policy method. The results showed that particle swarm optimization algorithm having the reliability, vulnerability and sustainability indices of 80.11, 84.91 and 55.89 percentages was more suitable than genetic algorithm having the mentioned indices equal to 78.94, 75.91 and 46.2 percentages, respectively. According to the calculated indices for standard operation policy in which the reliability, vulnerability and sustainability indices were equal to 70.83, 98.92 and 8.24 percentages, it could be concluded that the particle swarm optimization algorithm was more suitable than the genetic algorithm.
    Keywords: Alavian dam, genetic algorithm, Optimization, Particle Swarm Optimization
  • Farid Vakilitahami * Pages 31-44
    In this paper, hydrodynamic behavior of 1800-2000 sleeve valve, which is the main control valve of Talvar dam, has been studied using experimental tests and numerical solutions. Firstly, 10:1 and 15:1 models of the valve have been produced to carry out necessary tests. Then, using computer software, hydraulic models of the valve have been developed and their hydrodynamic behavior has been investigated using Computational Fluid Dynamic (CFD). Then, a numerical model of the valve has been developed based on Finite Element (FE) method and the hydro-mechanic behavior of the valve has been analyzed. Major parameters such as stress distribution in the main components of the valve and their safety factor, distribution of the velocity and pressure for different upstream head and discharge rates together with the valve’s dynamic response have been obtained. Comparing the results of the numerical analysis with the experimental data shows that analytical results have good agreement with experimental data. Results also show that stress level in the hydrostatic solution is lower than the yield limit. Also, the maximum stress level obtained from the dynamic response of the valve is compared with the yield stress of the major parts and a safety factor of 2.5 has been obtained. In addition, the results show that in practice, the nominal discharge of 23.5 m3/s (at water level of 55 meters from the valve axis with 100% opening) and 12.7 m3/s (at water level of 15 meters from the valve axis with 100% opening) can be achieved. In general, a methodology is developed to design the same large size valves which can be implemented in future products.
    Keywords: Experiment, Operating parameters, Stress-strain distribution, Numerical solution, Sleeve valve
  • Javad Seyedmohammadi * Pages 45-59
    Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) and Analytical Hierarchy Process (AHP) methods are important research fields for soil sustainable management and suitable usage that have been developed in the recent decade. In the present research work, these methods along with Square Root method have been used for determination of cultivation priority of wheat, barley and maize in 12000 ha of Dasht-e-Moghan with 167 soil profiles. After soil sampling and analysis, the data of soil texture, percentage of particles larger than sand, soil depth, lime, gypsum, available water capacity, pH, OC, available P and K, CEC, ESP, slope, flooding, drainage and region climate in different land units were produced by weighted coefficients. Besides soil classification, finally eight properties of soil depth, lime, gypsum, pH, EC, ESP, slope and climate were selected for calculation of cultivation priority determination. Principal component analysis and Euclidean distance methods applied for selection of the effective properties on crops yield for application in priority determination methods and the criteria weights determined via pair-wise comparison matrix method. In all three methods cultivation priorities in land units were allocated to barley, wheat and maize respectively except in units 13 and 16, because of pH limitation. Multivariate variance analysis was used for comparison of the methods difference and the results revealed significant difference of all the three methods at 0.05 probability level. Allocated score mean values were calculated as 0.390, 0.381, 0.229 in TOPSIS, 0.380, 0.353, 0.267 in Square Root and 0.341, 0.337, 0.322 in AHP for barely, wheat and maize respectively and mean comparing of crops scores with LSD test showed the TOPSIS better accuracy than the others, which was related to twin comparing nature of alternative (crop) from positive and negative ideal, data standardization with Euclidean norm method, using mathematical equations and matrixes as well as suitable weights.
    Keywords: AHP, Cultivation priority, Dasht-e-Moghan, Sprinkler irrigation, Square root, TOPSIS
  • A. Nadiri *, A. Asghari Moghadam, H. Noruozi Pages 61-75
    Transmissivity is an important factor in identifying the characteristics of aquifers, so, estimating its value and distribution by modeling is necessary for aquifer management. Estimation of this parameter using field experiments such as pumping test is costly and time-consuming. For suitable management of Malikan plain, as one of active agricultureal areas in north-west of the country, understanding the hydrogeological parameters, such as transmissivity is required. In this study the random forest (RF) algorithm, which is a learning method based on ensemble of decision trees, is proposed for predicting transmissivity that has not been used in this field, yet. The RF technique has advantages over other methods due to having high prediction accuracy, ability to learn nonlinear relationships, non-parametric natural and ability to determine the important variables in the prediction process. Increasing the number of trees decrease the error, so 500 trees were selected to reap high efficiency of the model. The model results were evaluated by OOB error estimating method and in addition, to reduce the dimensions, increase the accuracy and better interpretation of the model process, the FS method was used. The most important variables in the prediction were also identified by the FS method. Based on the results of RF modeling with AUC=0.96 and MSE=0.036, electrical conductivity, aquifer media and hydraulic gradient variables were the most important parameters in predicting transmissivity, respectively. Also the accuracy of RF model and determining the important parameters in transmissivity prediction showed the advantages of this model over other models in prediction issue.
    Keywords: Aquifer, Decision trees, Malikan plain, Random forest, Transmissivity
  • A. Asgharimoghadam * Pages 77-89
    Kordkandi-Duzduzan plain is located in East Azarbaijan province, Northwest of Iran. Groundwater is the most important source of agricultural and drinking water in the study area, due to scarcity of the suitable surface water resources. The aim of this study is to identify the effective processes on groundwater chemistry of the study area. For this purpose, 24 water samples were collected from groundwater resources in October 2015 and concentration of the major ions, nitrate, fluoride and silica were measured. The pH and electrical conductivity of the samples were measured in the field as well as in the laboratory. In this study, different bivariate and hydrochemical diagrams and principal component analysis were used to achieve the mentioned purpose. The results of the bivariate diagrams show that dissolution of minerals such as silicates, carbonates and evaporates and anthropogenic activities are the effective factors on groundwater chemistry of the region. The results of the principal component analysis show that three components with cumulative variance of 85.3% are effective in groundwater quality of the study area of which the first and third components are geogenic and the second component is anthropogenic.
    Keywords: Groundwater, Hydrochemistry, Kordkandi-Duzduzan plain, principal component analysis
  • Farinaz Shojaa *, Davood Farsadizadeh, Ali Hosseinzadeh Dalir Pages 91-103
    Contractions have many uses in supercritical flows, such as flow conveyance from intake channels of dams to tunnel spillways, reduction of chutes width and reduction of flow conveyance time in the flood conduits. In supercritical flows shock waves form at contractions. In this research, height of shock waves in contractions of open-channels with trapezoidal and rectangular sections was investigated using experimental models. For this purpose, transition wall with the lengths of 1, 0.75 and 0.5m, convergence ratio with the values of 1/2, 1/3 and 1/4 and side slope with the angles of 35o, 45o, 60o, 70o and 90o were considered as geometric variables of the experiments. Also Froude number was assumed as a hydraulic variable of the experiments in the range of 3.25-9.23. The values of shock waves height were measured in various points of wave front. Then effect of dimensionless parameters achieved by dimensional analysis was investigated on the height of shock waves formed in the transitions. In general, the results showed that increasing the side slope angle of the transition wall, reduction of convergence ratio, and reduction of the transition wall length and increasing of the Froude number had a direct relationship with increasing the wave height. Finally, an equation with R2=0.89 was recommended using the dimensionless parameters for computing the height of shock waves at any point of contractions. Also, the results showed that the most effective parameter on height of shock waves was the length of transition wall.
    Keywords: Contraction, Experimental model, Shock waves, Supercritical flow, Trapezoidal section
  • Zahra Dibaei *, Ahmad Jahangiri Pages 105-117
    Rain can break down soil aggregates and lead to formation of structural crusts, which affect seed germination and soil water infiltration. In this research work, the impact of different rain intensities on micromorphological properties was studied. Experiments for simulating rainfall-runoff were carried out in different rain intensities (20, 37 and 47 mm/hour) on five soil samples with different physical and chemical properties and after the exit of gravitational water, the undisturbed soil samples were prepared by Kubina boxes. Then the thin sections of soil samples were prepared and studied with polarized microscope. Micromorphological characteristics of upper and lower parts of the crust were studied under different rain intensities with Image Tool 3. Results indicated the main changes in upper and lower parts of crusts by different rainfall intensities and down ward movement of particles caused clay accumulation in 1.5 to 3(cm) of crusts. Also intensity of 47 mm/hours produced a strong suspension and a Hallo pedofuture formation around the sand particles and Tuff. The classification of each slide, in two upper and lower parts with 0-1.5cm and 1.5-3cm thicknesses, implied the existence of structural and void shape changes in soil Fabric. Quantitative comparison and classification of three Voids Ferret Diameter data (30micron, 30-100 micron and >100 micron) with image tool analysis (UTHSCSA Image tool soft-ware) and Image J(1.34s) and statistical analysis of data variance with five replication in Factorial Split- Split plot design variance analysis of data by MSTAT-C software indicated that there were significant differences at 5% level between the effect of soil type, rainfall intensity and Ferret diameter data in upper and lower parts of crusts.
    Keywords: Crust, Image analysis, Micromorphological properties, Rain intensity
  • Jalal Shiri *, Seyedaliashraf Sadraddini, Amirhossein Nazemi Pages 119-130
    Evapotranspiration (ET), as a major component of the hydrologic cycle, is important in water resources management and irrigation scheduling. Nowadays, due to the lack of the lysimetric data in weather stations, the ET values calculated by the standard FAO Penman-Monteith model ( ) are used for grass reference crop. Also, the Penman- Kimberly model is widely applied for computing the alfalfa-reference crop ET (ETr). In the present study, the meteorological data from 6 weather stations located in the East Azarbayjan Province covering a period of 10 years were used to calculate the and ETr values. Then, the ETr to ratios were computed for all six stations during the study period. Finally, the contributions of the energy balance and aerodynamic components on the final ET values were determined using the Penman- Kimberly model, which showed the important influence of the both components on the ET process. Consequently, the use of radiation-based models e.g. Priestly- Taylor model in these stations should be carried out by special care.
    Keywords: Aerodynamic component, Energy balance component, Grass, alfalfa reference evapotranspiration, Seasonal variations
  • H. Khodaverdiloo * Pages 131-142
    Phytoremediation is a relatively new technique for remediation of contaminated environments. However, until now, no ideal plant has been found for effective remove of lead (Pb) and cadmium (Cd) from soil. The aim of this study was to evaluate the ability of millet (Pennisetum glaucum), couch grass (Triticum repens) and alfalfa (Medicago sativa L.) plants for remediation of Pb and Cd contaminated clay loam soil under greenhouse condition. This experiment was conducted as a factorial experiment based on randomized complete blocks design with two factors of Pb and Cd concentrations (0, 150, 400, 800 and 1500 mg Pb kg-1 and 0, 5, 20, 60 and 100 mg Cd kg-1) and three plants with three replications. Results indicated that Increasing Pb concentration resulted in lesser extraction of Pb by millet and couch grass while alfalfa accumulated higher Pb in its shoots. Uptake of Cd by plants increased as Cd concentration in soil increased. Couch grass and millet showed the maximum and minimum accumulation potential of both Pb and Cd, respectively. Shoot dry mass of the studied plants decreased with increase of Pb concentration in soil.
    Keywords: Alfalfa, Cadmium, Couch grass, Lead, Millet, sorption
  • M. Bayat * Pages 143-156
    The role of ENSO ocean- atmosphere phenomena in occurrence of country drought was studied based on 30 synoptic stations in a time span from station construction to 2010. For assessment of ENSO role some indices, including SOI, MEI, NINO1, NINO3.4, NINO3, NINO4, NOI, TNI and PNA were used as independent variabales and SPI as dependent variable to determine drought occurrence. The results of the Pearson correlation analysis expressed the relationship between ENSO climatic indices and the SPI. The maximum correlation belonged to SOI with 43.33 %. The correlation values of MEI, NINO 3.4, NINO 4, NOI, NINO 1, TNI and PNA were in the next ranks, respectively. Mereover, drought correlation with SOI in parts of the west and North West of the country were more than other areas. Comparison of drought occurrence number in El Nino as warm phase of ENSO and La Nina as cold phase of ENSO showed that the droughts number in the La Niña phase was more than the El Nino, which confirmed that the El Nino phase led to reduce the country drought.
    Keywords: El Nino, Iran, La Nina, SPI, SOI
  • M. Fathimoghadam * Pages 157-169
    Analysis of unsteady flows is very important as it leads to prevent severe damage to water supply system. In the current analysis, it is assumed that the relationship between wall shear stress and mean velocity in the pipe cross-sectional area in unsteady state flow is similar to that in steady state flow. In other words, the formula expressing the wall shear stress in steady state like Darsy- Visbakh or Hazen- Williams is true for unsteady flows in each time step. Meanwhile, in the analysis of rapid unsteady flows like water hammer, wall shear stress equations in steady state are invalid because they underestimate the losses due to friction loss. Therefore, in the present study, the phenomenon of rapid unsteady flow was examined in a reservoir, pipe and valve system that consisted of 63 mm diameter polyethylene pipe with 32, 47 and 80 m lengths. Each pipe was tested with 3 discharges and immediate closing of the valve at the presence of reservoir tank with static water level of 5 meters. This hydraulic condition also was simulated by a computer model that was coded with the programming language MATLAB and was calibrated with the experimental results. This program was able to simulate the rapid unsteady flows with quasi-steady and unsteady friction models. The results indicated that the model was well able to simulate experimental results, and unsteady friction model (RMSE=0.0529) and quasi-steady friction model (RMSE=0.0858) had better estimation of unsteady state condition, respectively. Also, the laboratory pressure waves that were simulated with unsteady and quasi-steady frictional model had a faster damping in their appearance, respectively.
    Keywords: Friction models, Rapid Unsteady Flow, Unsteady head loss, Water conveyance pipelines
  • Sayyed Ali Moussavi *, Hossein Mohammad Vali Samani, Ali Haghighi Pages 171-183
    In this study for optimal design of storm sewer networks, as an essential urban infrastructure, an adaptive genetic algorithm was developed. In order to utilize the intrinsic storage capacity of the sewer network, the free surface flow constraint was replaced with a new constraint in which no surface flooding was allowed. Furthermore, for the hydraulic simulation of the candidate sewer network, the Storm Water Management Model (SWMM 5.1) was used. The proposed framework was a hydrograph-based optimal design method in which the full dynamic wave model was used for flow routing in the network conduits. The proposed approach was applied for the optimal design of Kianpars storm sewer network, a suburb of Ahvaz city, in Iran. The results were compared with those obtained by the conventional optimal design method (with free surface flow constraint). The comparison showed that the developed algorithm had a high speed and efficiency. Furthermore, the proposed framework (with optimal solution’s construction cost of 474.885 Billion Rials) by utilizing the intrinsic storage capacity of the network could reduce the network construction cost to less than a half of the conventional method cost (with optimal solution’s construction cost of 968.686 Billion Rials).
    Keywords: Adaptive genetic algorithm, Constraint handling, Optimal design, Optimization, Storm sewer network
  • Mohammad Reza Nikoo *, Akbar Karimi, Mohammadreza Alizadeh, Abdolhosein Baghlani Pages 185-197
    Drinking water supply to Larestan region in Fars, Iran, is fulfilled from Salman-Farsi Dam, which is not reliable all the times due to drought and presence of other stakeholders. On the other hand, there are many well fields available to Fars Water and Wastewater Company with varying discharge capacity and total dissolved solids concentration. Optimum mix of the trensfered water from well-fields’ pumping and the transferred one from the dam by the pipeline is the main question of the decision makers for maximizing the reliability of the drinking water while fulfilling the water quality constraints. Therefore, conjunctive use of dam’s release and pumping is selected as managerial approach to be optimized under water quality constraints with the target of maximum drinking water supply to demands. The conjunctive use of the water released from dam and withdrawn from the wells is a candid strategy selected by the decision makers among many other strategies for water supply in the region. The conjunctive water use model is formulated in GAMS environment and solved by nonlinear optimization solver MINOS. The conjunctive water use strategy is planned and optimized for three stages of short-term, mid-term and long-term Operation, and operation rules for dam’s release and pumping rates are presented. Current midterm water supply reliability from dam is 63% while with conjunctive use it becomes 90%. In emergency cases (malfunctioning of water transfer system) the reliability without conjunctive water use is 49% while conjunctive water use increases it to 77%.
    Keywords: Conjunctive operation, GAMS optimization model, Operation rules, reliability, Salman-Farsi Dam
  • H. Jafari * Pages 199-212
    The study of the flow mechanism in multi-layered aquifers is important in managing their operation. So, the aim of this research is to investigate mechanism of groundwater flow in Marand double-layered aquifer in East-Azerbaijan province. The aquifer is unconfined at the east of the plain, however extending a clay layer form central parts to the west causes formation of a confined aquifer beneath the unconfined layer. The method of study consists of using groundwater levels in Oct. 2012 in the wells drilled in each layer, geophysical data, drilling logs and groundwater quality data. Combining these data, the areal extents of the aquifer layers were firstly verified and then their hydraulic connections were investigated. The results show water-table location above the piezometric level, but vertical flow is not probable due to the high thickness and low permeability of the clay confining layer. Groundwater is not exchanged through pumping wells when they are in operation, too. The results show that the confined layer is a part of the main unconfined aquifer, behaving as confined due to extension of the clay layer at the top. The low storage coefficient causes more declines in piezometric level that must be considered in management of aquifer withdrawal. Hydrochemical investigations confirm flow mechanism, showing recharge of the confined layer from south-eastern parts of the unconfined layer.
    Keywords: Confined layer, Marand, Multi-layered aquifer, Unconfined layer, Vertical flow
  • E. Ghanbari * Pages 213-224
    In this study, in order to protect sea or river beaches against the force of the waves, the use of green belt (covering trees), rather than rigid systems such as breakwater, which are costly, have been proposed. The two dimensional experiment at the Wave channel was done, to assess the effect of tree cover on reducing the effects of waves. Plastic stem with a diameter of 1 cm was used on the Channel coast. Experiments were done with the tandem (parallel) arrangement at the intervals of 5 × 5 and 10 × 10 cm, 3 width modes covering 10, 30 and 40 cm, 5 beach slopes of 0, 3, 5, 7 and 10 percent, and 4 wave heights of 3, 4 , 6 and 8 cm. In general, with state of no cover, 145 cases were investigated. The incoming wave force on the beach was estimated with direct measurement method using an electronic dynamometer (load cell). Experimental results showed that coastal tree cover, to reduce the destructive waves have a great impact, by absorbing wave energy in the form of tensile force on the trees. In the best case of the tests, equivalent to 43% of the wave force was absorbed by tree cover.
    Keywords: Coast, Force, Green belt, Waves
  • M. Yasi * Pages 225-236
    The application of mathematical models in river engineering schemes is inevitable. The one-dimensional model of HEC-RAS is widely used in river studies in Iran, since it demands less field data with low computational capacities. The main aim of the present study was to test the simulation of steady and unsteady flows by HEC-RAS model in a large perennial river (the Danube River), and to compare the corresponding results with another well-known European model (RubarBE), under similar geometric and hydraulic conditions. A reach of 42 km of the Danube River in Slovakia was selected. The two models were run for seven different flows (ranging from 890 to 9100 m3/s), and flow principal parameters were compared. The adaptation of simulated and observed water surface profiles along the river reach was satisfactory for the two models, particularly at flows within the main channel. The bankfull discharge was about 2000 m3/s, and was considered as a threshold of flooding in most part of the river reach. This flood flow rate was consistent with the results from both the HEC-RAS and RubarBE models. Sensitivity of the HEC-RAS model was also tested for five geo-hydraulic parameters. The bed slope was the most sensitive for the normal flow boundary conditions. Among different hydraulic characteristics, the water surface levels were less affected by the variations of the five parameters. The results were compared with a similar study on an Iranian perennial river (Nazloo River, Urmia Lake Basin), and good agreement was achieved.
    Keywords: Bankfull discharge, Danube River, HEC-RAS model, RubarBE model, Sensitivity analysis
  • Ensyeh Merati *, Nasredin Parsafar Pages 237-248
    In many regions especially dry areas such as Iran, groundwater resources are the main sources to provide the needed drinking and agricultural water. Agricultural activities and excessive use of the chemical pesticides are the important sources which decrease the groundwater quality. Therefore, in this research, using Geostatistical methods including Kriging and weighted Inverse Distance the spatial distribution of TDS, SAR, chloride and nitrate amounts of groundwater were evaluated in the Kermanshah- Soleymanshah watershed. To this regard, Parameters values of groundwater of 60 wells in watershed were sampled. To analyze the spatial distribution of the groundwater quality the Geostatistical software ArcGIS version 10 was used. The performance criteria for evaluating the used methods were Mean Error (ME) and Root Mean Square Error (RMSE) along with the Cross Validation method. RSS index was used to select the appropriate model. The results showed that the ordinary Kriging was the best method to estimate the qualitative parameters of the groundwater. Finally, the map of the spatial distribution parameter’s amounts was provided based on the best method
    Keywords: GIS, Groundwater, Interpolation, Quality parameters
  • Mh Rasuoli * Pages 249-266
    One of the new approaches for increasing phytoremediation efficiency of heavy metals in contaminated soils is using soil chelating agents. In order to evaluate the effect of humic acid (HA) application on elevating the solubility of lead (Pb) in the soil and its uptake by the collar plant (Xeanthium vetelus), an experiment was carried out under greenhouse conditions. The factors included: 1) lead (Pb0, Pb250, Pb500 and Pb1000 mg kg-1 from Pb(NO3)2) and 2) humic acid (HA0, HA100 and HA200 mg kg-1. At the end of growing period selected soil biological parameters including basal respiration (BR), microbial biomass carbon (MBC), relative water content (RWC), proline amount and lead concentration in roots and shoots of plant, plant transfer factor (TF), Bio-concentration factor roots and shoots (BAF) were measured. Results showed that increasing the intensity of soil lead contamination decreased microbial respiration, microbial biomass carbon, relative water content of plant tissue, biological concentration factor of shoot, root bio-concentration factor and transfer factor plant, however increased proline, the concentration of lead in shoot and root at the collar plant. Furthermore, the application of humic acid reduced proline amount in treatments as follows: HA 0> HA 100> HA 200. Also, results suggested that humic acid showed a positive effect on bioavailable Pb, BR and MBC and bioavailable Pb in HA200 increased by 62.35 percent compared to HA0. Generally, despite of positive effect of HA on Pb uptake, collar plant couldnt be suitable for Pb phytoremediation as it accumulated Pb
    Keywords: Collar plant (Xeanthium vetelus), Humic Acid, Lead, Phytoremediation, Soil contamination
  • Reza Ahmadi * Pages 267-281
    Ground-Penetrating Radar (GPR) is a high-resolution non-destructive geophysical method which detects buried objects and subsurface heterogeneities using transmitting high-frequency (generally in the range of 1 MHz up to 1 GHz) electromagnetic pulses and receiving reflected pulses. In the current study the possibility of employing this method to detect buried water lines and mapping groundwater for water engineering purposes was studied. To achieve this goal, the GPR response of synthetic objects corresponding to targets common in water engineering affairs containing horizontal cylinder and layered earth, was produced using numerical forward modeling by the 2-D finite-difference method modified in the frequency domain to be used for interpreting the real GPR radargrams. The GPR method was also employed to detect underground water lines in Shahin-shahr plain, Isfahan province as the case study of the present research leading to some heterogeneities in the obtained radargrams, interpreted using the results of the forward modeling as probably buried qanat semi filled by fresh water. The validity of the results was also proved through trenching on one of the surveyed profiles. Based on the results of this research, GPR method is capable of detecting all underground water lines, assessing material type (metallic or nonmetallic) of buried pipes, identification of kind of water content (fresh or saline) of nonmetallic pipes, determining depth of water table, estimating thickness of water containing layer (about waters with low conductivity) and distinguishing fresh and saline water interface.
    Keywords: Buried water lines, Depth of water table, Ground-penetrating radar (GPR), Numerical forward modeling, Target fluid content
  • Rasoul Ilkhanipour Zeynali *, Seyed Habib Musavi Jahromi Pages 283-291
    Theoretical equations were resulted for calculating the combined discharge and discharge coefficient on weir- gate combined flow structure under free flow condition, by applying the energy equation between two points along the passing streamline from lip of the gate. One of the points was considered at the upstream of the weir-gate combined flow structure and the other one at the vena contracta. The gate relative discharge (the ratio of the gate discharge to the weir- gate combined flow structure discharge) was considered as an interaction factor. Influence of the gate relative discharge on combined discharge coefficient and stagnation point level at upstream of the structure was characterized using the proposed equations. The results of this research showed that the combined discharge coefficient under free flow condition decreased with an increase in the gate relative discharge. Stagnation point was near to the weir crest when overflow started from the weir, and it would travel below (near to the gate lip) when overflow from the weir was increased. Influence of the gate relative discharge on combined discharge coefficient was negligible, but its effect on weir discharge coefficient (due to the stagnation point level changes) was considerable.
    Keywords: Combined discharge coefficient, Energy equation, Gate relative discharge, interaction, Stagnation point
  • Khadijeh Pour Ranjbar, Abdorreza Vaezi Hir *, Mohamadreza Hosseinzadeh Pages 293-305
    Haftcheshmeh Cu-Mo deposit is located in East Azerbaijan province, Iran, with 28 km distance in North West of Varzeghan Area. In order to evaluate the hydrogeochemical properties and concentrations of heavy metals in water resources of the studied area, 14 samples of groundwater (springs and the leakage levels) and 10 samples of surface water area were collected. Samples were analyzed for major anions and cations, and some heavy metals including Zn, Cu, Pb, and Mo. This qualitative study showed that majority of samples collected from the range of deposit, under the impact of low pH, caused the release of elements of minerals and changed water quality for drinking, agricultural and industrial uses. But at farther distance deposits in the flow direction with decrease of contaminants the quality of water in these resources increased. Concentrations of Pb and Mo were higher than the standard values in the sample near the deposit, whereas the concentrations of Cu and Zn were lower than the standard values in all of the samples. Determination of “Heavy metal pollution index” (HPI) and “metal index” (MI) revealed that samples of groundwater and surface water near the deposit were not suitable for drinking and it could be harmful for the human health. Spearman correlation analysis of metals showed that the all elements except Mo were negatively correlated to pH, reflecting different geochemical behavior of Mo. The results of this research showed that it was necessary to study the environmental effects of this deposit before start of mining.
    Keywords: Haftcheshmeh, Heavy metals, Heavy metals pollution, Metal Index, Spearman correlation matrix
  • Moein Hadi, Abolfazl Majnooni-Heris *, Reza Delirhasannia Pages 307-320
    Regions Annual precipitation is one of the important factors for successful rainfed agriculture. Generally, cold and moderate climate regions with annual precipitation of 300 mm or more are suitable for rainfed wheat cultivation. Wherever, this amount is averagely 248.5 mm in Tabriz region over the last 30 years. In this research the possibility of rainfed wheat cultivation in the Tabriz plain based on precipitation amount and air temperature factors was investigated. For this purpose a set of 30 years data (1985-2015) was applied. The studied period was devided into 6 sub-perids of 5 years and the probability of success in wheat cultivation was evaluated in the rainfed condition. Results clarified that the supplemental irrigation was inevitable in the studied area. In order to determine the suitable time for supplemental irrigation practice, the autumn and spring precipitation amounts were calculated and subsequently these values were compared with corresponding crop water requirements. Finally, with investigation of wheat sensitive stages to water stress and comparison with seasonal rains, the suitable time of supplemental irrigation was proposed for June during filling stage. Over the recent 29 years the precipitation amounts of June have been less than minimum crop water requirement. Furthermore, the accurate management of the planting time can improve autumn precipitation utilization, as the autumn precipitations have been satisfactory in 3.8 years of each 5 years sub-period, averagely. The Growing-Degree-Days (GDD) index was applied for calculating the date of different growing stages of wheat. Also regarding to the importance of temperature in rainfed wheat growing process, the different phenological stages of the wheat from temperature view were investigated and the results were compared with required values.
    Keywords: Precipitation, Rainfed wheat, Supplemental irrigation, Water Stress