فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال چهل و هشتم شماره 2 (پیاپی 29، امرداد و شهریور 1396)

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال چهل و هشتم شماره 2 (پیاپی 29، امرداد و شهریور 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/05
  • تعداد عناوین: 20
|
  • مقاله پژوهشی
  • جابر رحیمی، علی خلیلی*، جواد بذر افشان صفحات 231-239
    داده های دمای حداقل روزانه مهم ترین نیاز پژوهش های اقلیمی و همچنین مطالعات تاثیر تغییر اقلیم در زمینه سرماهای زودرس پاییزه، دیررس بهاره، طول مدت سرما، ارزیابی پتانسیل تولید محصولات باغی و زراعی وابسته به سرمازدگی و نهایتا امنیت غذایی است. از نگاه دیگر، به رغم آنکه ایستگاه های مناطق مرتفع نقش مهمی در صحت برآورد شیب ارتفاعی آماره های دما و میدانی کردن آنها دارند، تعدادشان در ایران بسیار معدود بوده و اغلب آنها از نظر آماری واجد گسستگی های زیادی هستند و بازسازی آنها برای مطالعاتی که مبتنی بر دوره های آماری همگن طولانی هستند، امری ضروری محسوب می شود. هدف از این بررسی، مقایسه روش های مختلف بازسازی داده های روزانه دمای کمینه در ایستگاه های مرتفع و معرفی برترین روش ها برای ترمیم و گسترش سری های زمانی مربوطه در دوره اقلیمی همزمان با ایستگاه های قدیمی ایران است. برای این منظور، 12 ایستگاه که ارتفاعی بیشتر از 1900 متر داشتند، انتخاب و از دوره های موجود آماری آنها 500 دمای کمینه روزانه به طور تصادفی حذف و همان داده ها با استفاده از 31 روش کلاسیک موجود و یک روش پیشنهادی جدید مبتنی بر توزیع تجمعی احتمالات وقوع دماهای کمینه بازسازی گردید و اعتبار هریک از آنها با استفاده از آماره مجذور مربعات خطا و همچنین بررسی حدود خطا در سطح اطمینان 90 و 95% بطور کمی ارزیابی شد. بر اساس نتایج به دست آمده سه روش تحلیل مولفه های اصلی، روش پیشنهادی مبتنی بر تابع توزیع تجمعی احتمالات و روش شبکه عصبی مصنوعی با حدود اعتماد 95% خطای بازسازی به ترتیب 0/2±، 2/2± و 1/3± درجه نسبت به سایر روش های بازسازی ارجحیت دارند. این بررسی منجر به تکمیل سری آماری دمای کمینه روزانه این ایستگاه ها در دوره 2010-1965 گردید که در مطالعات تغییر اقلیم و ریسک سرمای زودرس و دیررس و همچنین تغییرات تقویم زراعی در اثر پدیده تغییر اقلیم مورد استفاده قرار می گیرند.
    کلیدواژگان: بازسازی دمای روزانه، ایستگاه های هواشناسی مرتفع، خطای برآورد دما، ایران
  • میلاد نوری، مهدی همایی*، محمد بنایان صفحات 241-252
    در این مطالعه، روند تغییرات تبخیر و تعرق مرجع (ET0) و عوامل کنترل کننده آن طی دوره های 1966-2100 در شش ایستگاه سینوپتیک غربی کشور مطالعه شد. بدین منظور خروجی های مدل اقلیمی HadCM3 تحت سناریوی انتشار B2 توسط مدل SDSM ریزمقیاس سازی شد. نتایج این پژوهش نشان داد که در سه دوره 30 ساله ابتدایی، میانی و انتهایی قرن 21، ET0 (میانگین تمامی ایستگاه ها) به ترتیب 12/5، 33/7 و 01/11 درصد نسبت به دوره پایه (1966-1990) افزایش خواهد یافت. بر مبنای نتایج آزمون روندیابی من-کندال، روند ET0 طی 1966-2010 در اکثر ایستگاه ها به طور غیر معنی داری (در سطح 95 درصد) صعودی بوده است. روند افزایشی ET0 در گذشته احتمالا به دلیل روند صعودی شدت تشعشع خورشیدی و دما و روند نزولی رطوبت نسبی در منطقه بوده است. همچنین در اغلب ایستگاه ها، روند صعودی میانگین ET0 در دوره های 2011-2040 و 2071-2100 معنی دار و در 2041-2070 غیر معنی دار خواهد بود. روند افزایشی ET0 در آینده احتمالا به دلیل افزایش دما می باشد.
    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق مرجع، تغییر اقلیم، ریزمقیاس سازی آماری، SDSM
  • علی سلاجقه، الهام رفیعی ساردویی *، علیرضا مقدم نیا، آرش ملکیان، شهاب عراقی نژاد، شهرام خلیقی سیگارودی، امین صالح پورجم صفحات 253-262
    در این تحقیق، نتایج دو روش ریزمقیاس نمایی SDSM و LARS-WG با در نظر گرفتن معیارهای خطا، ازلحاظ بارش روزانه، دماهای حداقل و حداکثر روزانه در دو ایستگاه سینوپتیک روانسر و کرمانشاه مقایسه می شود. در هر دو مدل دوره زمانی 1988-1961 و 1989-2001 به ترتیب برای انجام واسنجی و صحت سنجی در نظر گرفته شدند. نتایج کلی نشان داد که مدل SDSM در دو ایستگاه موردبررسی، در هر دو مرحله واسنجی و صحت سنجی، برای دماهای حداقل و حداکثر روزانه عملکرد بهتری نسبت به الگوی LARS-WG دارد درحالی که برای بارش روزانه، مدل LARS-WG دارای عملکرد بهتری می باشد. از نتایج ریزمقیاس نمایی، چنین نتیجه گیری می شود که در دو دهه 2020 و 2050 تحت سناریو A2 و با به کارگیری مدل بزرگ مقیاس HadCM3، ایستگاه کرمانشاه و روانسر با میزان بارش کمتری مواجه می‍شوند. هم چنین پیش بینی ها نشان می دهد که در هر دو مدل دمای حداقل و دمای حداکثر در دو دهه آتی تحت سناریو A2 در هر دو ایستگاه افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، بارش، دمای حداقل، دمای حداکثر
  • فرید فروغی*، شهاب عراقی نژاد، قاسم عزیزی، محسن ارسلانی صفحات 263-273
    با اندازه گیری حلقه های رویشی سالیانه درختان و ساخت گاه شناسی از آن ها، امکان مطالعه و بازسازی شاخص شدت خشکسالی پالمر در محدوده رویشگاه ها فراهم می شود. هدف از انجام این پژوهش، بازسازی شاخص شدت خشکسالی پالمر با استفاده از گاه شناسی درختی و پایش خشکسالی در حوضه کرخه می باشد. در این تحقیق از شاخص گاه شناسی درختی منطقه ای زاگرس مرکزی دو گونه درختی، بلوط ایرانی (Quercus brantii) و بلوط مازو (Quercus infectoria) طی دوره 1840-2010 برای بازسازی شاخص شدت خشکسالی پالمر در حوضه کرخه استفاده شده است. با توجه به همبستگی مثبت و معنادار شاخص شدت خشکسالی پالمر با شاخص گاه شناسی درختی منطقه ای، مقادیر شاخص شدت خشکسالی پالمر طی سال های 1840 تا 2010 بازسازی شد. مقادیر محاسباتی شاخص شدت خشکسالی پالمر و مقادیر بازسازی شده آن در دوره آماری مشترک به خوبی با هم مطابقت دارند. در ادامه وضعیت هیدرولوژیکی در طول دوره گاه شناسی مورد بررسی قرار گرفت و بر این اساس خشکسالی هیدرولوژیکی در حوضه کرخه برای سال های 1840 تا 2010 بررسی شد. شدت و تداوم خشکسالی ها و همچنین دهه هایی با بیشترین تعداد رویدادهای خشکسالی و ترسالی تعیین گردید. همچنین نتایج این تحقیق با سایر محققین نیز مقایسه گردید. بر این اساس شدیدترین کم آبی (خشکسالی) در کل دوره بازسازی 1840 تا 2010 برای ایستگاه کاکارضا مربوط به سال های 2004-1999 بوده است. شدیدترین کم آبی (خشکسالی) بازسازی شده در قرن 19 و 20 به ترتیب در سال های 1853 تا 1855 و 1966 تا 1968 بوده است.
    کلیدواژگان: شاخص شدت خشکسالی پالمر، اقلیم شناسی درختی، حلقه های درختی، پایش خشکسالی، حوزه کرخه
  • اصغر عزیزیان* صفحات 275-288
    وابستگی معادلات زمان تمرکز به پارامترهای مختلف آنها را در معرض عدم قطعیت های ناشی از تغییرات شدت بارش، مقیاس نقشه توپوگرافی و کاربری اراضی، توان تفکیک مدل های رقومی ارتفاعی و همچنین آستانه شکل گیری آبراهه ها قرار می دهد. در پژوهش حاضر به ارزیابی و تحلیل عدم قطعیت 20 معادله پرکاربرد و متداول در زمینه محاسبه زمان تمرکز در دو حوضه آبریز کسیلیان و امامه پرداخته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که معادلات BransbyWilliams و Morgali-Linsley با دارا بودن خطای نسبی کمتر از 10 درصد، بیشترین تطابق را با زمان تمرکز مشاهداتی در دو حوضه مذکور، دارا می باشند. همچنین تحلیل عدم قطعیت معادلات مختلف برآورد زمان تمرکز به روش مرتبه اول تغییرات حاکی از آن است که معادلات McCuen، ASCE و Eagleson دارای بیشترین عدم قطعیت (بیش از 50 درصد) و معادلات FAA و Johnstone دارای کم ترین عدم قطعیت (کمتر از 10 درصد) می باشند. در روش های مبتنی بر پارامترهای ژئومورفولوژیکی نیز سهم عدم قطعیت ناشی از آستانه شکل گیری آبراهه ها بر عملکرد معادلات زمان تمرکز تقریبا 3 تا 4 برابر مقیاس نقشه و توان تفکیک مدل های رقومی ارتفاعی می باشد. لذا توصیه می گردد به هنگام استفاده از چنین معادلاتی به ویژه در حوضه های فاقد آمار به مبحث آستانه شکل گیری آبراهه ها توجه ویژه ای بعمل آید.
    کلیدواژگان: زمان مرکز، عدم قطعیت، پارامترهای ژئومورفولوژیکی، مقیاس نقشه
  • سپیده اکرمی *، علی رئیسی استبرق، جمال عبدالهی بیک صفحات 289-297
    پدیده رگاب یک فرآیند فرسایشی است که تحت تاثیر جریان نشت رو به بالا در زیر سازه های آبی رخ می دهد و در صورت عدم توجه کافی برای مقابله با آن ممکن است پایداری و ایمنی سازه هیدرولیکی را تحت تاثیر جدی قرار دهد. در این تحقیق، اثر مسلح سازی یک خاک در تغییر شیب هیدرولیکی بحرانی و نیروی مقاوم به رگاب بررسی شد. مسلح سازی توسط دو نوع ژئوگرید با ابعاد منفذی 6 میلی متر (ژئوگرید 1) و 2 میلی متر (ژئوگرید 2) صورت پذیرفت. آزمایش های یک بعدی رگاب روی نمونه های یک خاک ماسه ای، خاک مسلح شده با صفحات دو نوع ژئوگرید 1 و 2 که به روش استاتیکی متراکم و تهیه شده اند، در دستگاه ویژه طراحی شده صورت پذیرفت. نتایج نشان داد مسلح سازی به وسیله صفحات ژئوگرید موجب بهسازی خاک در مقابل پدیده رگاب می گردد، به طوری که شیب هیدرولیکی بحرانی و نیروی مقاوم به رگاب افزایش می یابد و افزایش درجه بهسازی وابسته به تعداد صفحات ژئوگرید و موقعیت آن ها نسبت به یکدیگر در نمونه می باشد. از طرفی نتایج نشان داد، در شرایط و موقعیت یکسان عملکرد دو نوع ژئوگرید تقریبا مشابه است.
    کلیدواژگان: رگاب، سرعت نشت، شیب هیدرولیکی بحرانی، مسلح سازی خاک، ژئوگرید
  • عباس احمدی*، وحید جعفری، نصرت الله نجفی، حبیب پالیزوانزند، محمد ابراهیم صادقزاده صفحات 299-308
    اطلاع از تغییرات زمانی میزان تولید رواناب و رسوب در طول فصل زراعی نه تنها در اتخاذ نوع و نحوه انجام کارهای حفاظتی مفید است بلکه در برآورد مدل های فرسایش خاک و رواناب کاربرد دارد. تحقیق حاضر با هدف بررسی تغییرات زمانی مقدار تولید رواناب و رسوب در طول فصل رشد گیاه نخود با تراکم های مختلف کشت تحت شرایط دیم در ایستگاه تحقیقات حفاظت خاک تیکمه داش در کرت های فرسایشی اجرا شد. بدین منظور تحقیقی در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با سه سطح تراکم کشت گیاه نخود به ترتیب (30، 35 و 40 کیلوگرم بذر در هکتار)، در سه تکرار اجرا و نتایج حاصل در قالب طرح کرت های خردشده در زمان، تحلیل آماری شد. بدین ترتیب که بعد از شخم زدن کر ت ها، بذرها به طور یکنواخت و با روش کشت معمول در منطقه در 17 فروردین سال 1392 کشت شد. سپس در طول فصل رشد گیاه نخود بعد از هر بارندگی، رواناب جمع شده در مخزن ها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که اثر اصلی تراکم کشت و زمان نمونه گیری بر میزان رواناب و رسوب در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود، اما اثرات متقابل آن ها بر مقدار رواناب غیر معنی دار هست. حداقل میزان رواناب و رسوب در تراکم kg/ha 40، در زمان نمونه گیری سوم به ترتیب برابر با l/ha 88/421 و kg/ha 45/2، و حداکثر میزان رواناب و رسوب در زمان نمونه گیری اول و در تیمار kg/ha 30 به ترتیب برابر با l/ha 1550 و kg/ha 54/31 مشاهده شد. همچنین نتایج نشان داد که میزان رواناب و هدر رفت خاک در تیمار kg/ha 30 به ترتیب 1/1 و 4/1 برابر بیشتر از تیمار kg/ha 35 بوده و 5/1 و 9/1 برابر بیشتر از تیمار kg/ha 40 بود. بنابراین جهت حفاظت خاک، تراکم بذر kg/ha 40 نخود دیم برای شرایط مشابه کشت در منطقه توصیه می شود.
    کلیدواژگان: تاج پوشش گیاهی، فرسایش خاک، کرت های فرسایشی، هدر رفت خاک
  • فرید فروغی*، شهاب عراقی نژاد صفحات 309-321
    در ده های گذشته روش های مختلفی برای تجزیه و تحلیل و پیش بینی متغیرهای فیزیکی استفاده شده است. یکی از آنها، روش آماری تحلیل طیف تکین (SSA) می باشد. SSA از روش های مورد استفاده در مدل سازی فرایندهای مختلف آماری است و اخیرا استفاده از آن در رشته های مختلف مهندسی از جمله منابع آب به منظور حذف اجزاء تصادفی موجود در سری های زمانی گسترش یافته است. هدف اصلی از این تحقیق پیش بینی مقادیر جریان رودخانه های حوضه کرخه با استفاده از روش SSA می-باشد. ابتدا ایستگاه های شاخص در حوضه کرخه (پنج ایستگاه) برای این کار انتخاب گردید. دوره پر آبی ایستگاه ها تعیین شد. برای مدل سازی 70 درصد داده ها برای واسنجی و 30 درصد داده ها برای صحت سنجی در نظر گرفته شد. ابتدا از روش SSA برای پردازش اولیه داده ها و حذف نوفه موجود در سری های زمانی جریان رودخانه استفاده شد. سپس از الگوریتم بازگشتی روش SSA برای ساخت مدل پیش بینی آبدهی رودخانه در ایستگاه های حوضه کرخه استفاده شد. برای بررسی عملکرد مدل از معیار جذر میانگین مربعات خطا نرمال شده، میانگین قدرمطلق خطای نسبی و ضریب همبستگی استفاده گردید. در مرحله صحت-سنجی بیشترین مقدار آماره NRMSE و MARE به ترتیب برابر 0.47 و 0.5برای ایستگاه های پل چهر بود. کمترین مقدار آماره NRMSE برای ایستگاه پل دختر و چم انجیر نزدیک به هم و برابر 0.3 و 0.31 و کمترین مقدار آماره MARE برای ایستگاه چم انجیر و پل دختر، نزدیک به هم و برابر 0.29 و 0.30 بود. در نهایت بهترین و ضعیف ترین نتیجه در دو مرحله واسنجی و صحت سنجی به ترتیب برای ایستگاه های چم انجیر و پل چهر به دست آمد. بر اساس نتایج این تحقیق می توان با به کارگیری روش SSA مقادیر جریان رودخانه را با دقت مناسب پیش بینی نمود.
    کلیدواژگان: پیش بینی بلند مدت، آبدهی، جریان رودخانه، تحلیل طیف تکین، حوضه کرخه
  • ام البنی محمدرضاپور*، زهره سادات موسوی رستگار، امید بزرگ حداد، محبوبه ابراهیمی صفحات 323-333
    یکی از اصلی ترین منابع آبی موجود، منابع سطحی آب و به طور مشخص آب موجود در مخازن سدها می باشد. یکی از روش های بهبود بهره برداری از مخازن اعمال سیاست جیره بندی در مخزن است. تابع هدف در این تحقیق کمینه سازی نسبت کمبود با اعمال سیاست جیره بندی بر مصارف کشاورزی سد وشمگیر در استان گلستان است. به این منظور دوره سه ساله خشکسالی متوالی از سال 1380 تا 1382 برای این تحقیق انتخاب گردید. سیاست جیره بندی با استفاده از الگوریتم های بازپخت، ژنتیک، رقابت استعماری صورت گرفته و سپس نتایج با سیاست بهره برداری استاندارد مقایسه می شوند. نتایج نشان می دهند که الگوریتم بازپخت با اعمال سیاست جیره بندی با اعتمادپذیری 94/99 درصد، برگشت پذیری 50%، شاخص پایداری 39/49، آسیب پذیری 6% و درصد تامین 99 دارای بالاترین کارایی و همچنین سیاست بهره برداری استاندارد نیز با اعتمادپذیری 25/99 درصد، برگشت پذیری 11%، شاخص پایداری 22/9، آسیب پذیری 5/15% و درصد تامین 80 دارای پایین ترین کارایی در بهره برداری از مخزن وشمگیر در دوره خشکسالی بوده اند.
    کلیدواژگان: خشکسالی، سیاست جیره بندی، سیاست بهره برداری استاندارد، سد وشمگیر، الگوریتمهای فراابتکاری
  • حامد نوذری*، مژگان مصطفی صفحات 335-347
    مدیریت منابع آب یکی از بزرگ ترین چالش های قرن حاضر است که می تواند سرمنشا بسیاری از تحولات مثبت و منفی جهان قرار گیرد. درواقع امروزه چالش منابع آب دغدغه بسیاری از کشورهای خاورمیانه است. محدودیت منابع آب قابل دسترس و خشک سالی های اخیر در ایران نیز نشان می دهد که ایران با یک بحران جدی در زمینه آب مواجه است. این بدین معناست که برای رهایی از شرایط اشاره شده باید یک برنامه ریزی و مدیریت صحیح در زمینه منابع آب موجود صورت پذیرد. لذا در این تحقیق به منظور مدیریت بهره برداری از مخزن سد امیر کبیر، روش تلفیقی شبیه سازی پویایی سیستم، بهینه سازی غیرخطی کلاسیک و مدل پیش بینی خطی باکس و جنکینز، روی سد مذکور موردبررسی قرار گرفت. در همین راستا، ابتدا حجم آب مخزن سد امیرکبیر به کمک روش پویایی سیستم ها در محیط برنامه نویسی ونسیم شبیه سازی شد. سپس با استفاده از مدل پیش بینی خطی باکس و جنکینز، دبی ورودی و تبخیر از این مخزن برای سال های آبی 93 تا 97 پیش بینی شدند و نتایج حاصل از آن ها وارد مدل شبیه سازی شدند. درنهایت به کمک نرم افزار لینگو و روش کلاسیک غیرخطی نحوه ی مصرف آب پشت مخزن بهینه شد. مقایسه نتایج بهینه سازی و نتایج مدل نشان داد که در شرایط بهینه سازی مقادیر کمبود و سرریزها طی تقسیم در ماه های مختلف، تعدیل شده و از خسارت های احتمالی جلوگیری می شود.
    کلیدواژگان: سری زمانی، پویایی سیستم ها، عملکرد سد، ونسیم، لینگو
  • ثمانه آریابد، امیر فتوت*، رضا خراسانی، محمدحسن انتظاری صفحات 349-358
    در این مطالعه برخی عوامل موثر در میزان جذب کادمیم در سطح نانو ذرات دی اکسید تیتانیم در خاک و پایداری نانو ذرات در سوسپانسیون های خاک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مطالعه نشان داد که در خاک آلوده به کادمیم در محیط سوسپانسیون ، مقدار تثبیت کادمیم توسط نانو ذرات که به جذب کادمیم در سطح نانو ذرات نسبت داده می شود، به نسبت خاک به آب (1:20، 1:10 و 1:5)، میزان آلودگی خاک به کادمیم (5 و 10 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیم کل در خاک) و مقدار کاربرد نانو ذرات (صفر، 5/0، 1 و 5 درصد) بستگی دارد. به طوری که کمترین میزان کادمیم استخراج شده با عامل کلات کننده DTPA (Cd-DTPA) در نسبت خاک به آب 1:5 و مقدار 5 درصد نانو ذرات و در خاک با سطح آلودگی 10 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیم مشاهده شد. همچنین نتایج آزمایش های پایداری نشان داد که نانو ذرات دی اکسید تیتانیم در سوسپانسیون های خاک طی گذشت ده روز از زمان رهاسازی سوسپانسیون ها نسبت به زمان ابتدایی از افزودن نانو ذرات، پایداری خوبی نشان دادند. به طور کلی با توجه به اینکه غیر متحرک کردن کادمیم در خاک ها یک تکنیک برای بهبود کیفیت خاک است و نانوذرات دی اکسیدتیتانیم پایداری خوبی در سوسپانسیون های خاک نشان دادند، استفاده از نانو ذرات در آلودگی زدایی خاکهای آهکی مناسب می باشد.
    کلیدواژگان: آلودگی زدایی خاک، Cd-DTPA، نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم، پوشش، پایداری
  • الهام فتحی دره نیجه ء*، مسعود پارسی نژاد، فرهاد میرزایی، بابک متشرع زاده صفحات 359-368
    آلودگی محیط زیست توسط فلزات سنگین، به ویژه آلودگی خاک با کادمیوم، یکی از چالش های محیط زیست محسوب می شود. در این پژوهش از روش گیاه پالایی جهت اصلاح یک خاک آلوده به کادمیوم همراه با شوری استفاده شد. این مطالعه در دو سطح شوری آب آبیاری (0 و 3 دسی زیمنس بر متر) و سه سطح آلودگی خاک (0 و 20 میلی گرم کادمیوم در کیلوگرم خاک و نسبت یک به یک خاک و خاک آلوده به فاضلاب) اجرا شد. آزمایش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. گیاه ذرت به عنوان جاذب کادمیوم انتخاب گردید. گیاهان قبل از رسیدن به مرحله زایشی برداشت شدند. شاخص های عملکرد، غلظت و جذب کادمیوم به عنوان پاسخ های گیاهی در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که شوری آب آبیاری بر غلظت و جذب کادمیوم در گیاه ذرت اثر معنی داری داشته و باعث افزایش غلظت کادمیوم در اندام هوایی و ریشه گیاه ذرت به میزان 52 درصد شد؛ اما در تیمار شوری علی رغم افزایش غلظت کادمیوم در گیاه، میزان جذب کادمیوم کاهش یافت که ناشی از کاهش وزن خشک گیاه نسبت به تیمار شاهد بود. تیمار خاک آلوده به فاضلاب نیز موجب کاهش عملکرد گیاه شد، اما در این تیمار به علت افزایش شوری و کاهش اسیدیته خاک، حلالیت کادمیوم در خاک افزایش پیدا کرد، در نتیجه غلظت کادمیوم در ریشه به میزان 15 درصد نسبت به تیمار آلوده به کادمیوم افزایش نشان داد و این افزایش در اندام هوایی حدود 12 درصد بود. بر این اساس شوری آب آبیاری می تواند میزان جذب آلاینده کادمیوم توسط گیاه را افزایش دهد.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، فلزات سنگین، فراهمی، جذب، گیاه پالایی
  • حمید حبیبی، بابک متشرع زاده*، حسینعلی علیخانی صفحات 369-384
    وجود ترکیبات نفتی در خاک سبب بروز مشکلات زیست محیطی می گردد، لذا تلاش برای پالایش این اراضی ضروری به نظر می رسد. این پژوهش با هدف بررسی تاثیر سطوح مختلف بیوچارهای حاصل از پسماند زباله شهری و باکتری تجزیه کننده هیدروکربن های نفتی بر میزان عناصر غذایی موجود در گیاه تاج خروس صورت پذیرفت. تیمارها شامل نفت خام (در سه سطح: (P0) 0،(P1) 5/2 و(P2) 5 درصد وزنی)، بیوچار حاصل ازکمپوست زباله شهری(Bcm) و زباله تر شهری(BM) (در سه سطح: 0، 1 و 2 درصد وزنی) و باکتری (دو سطح: بدون باکتری(Ba0) و دارای باکتری سودوموناس فلورسنس(Ba1)) بود. نتایج نشان داد که با افزایش میزان بیوچار، رشد گیاه بیشتر شد و همواره بیشترین میزان صفات رشدی در سطوح دارای بیوچار گزارش گردید. مقادیر وزن خشک شاخساره در تیمار هایی که دارای باکتری سودوموناس فلوروسنس بودند نسبت به سایر تیمارها تفاوت معنا داری نشان داد. در مجموع با کاربرد بیوچار و باکتری سودوموناس فلورسنس، غلظت عناصر غذایی اندازه گیری شده افزایش یافت و بیشترین غلظت عناصر در بالاترین سطوح بیوچار گزارش شد به طوری که بیشترین غلظت فسفر با میزان 37/0 درصد در تیمار P1B0Ba1 و کمترین مقدار آن با میزان 23/0 درصد در تیمار P2BM2Ba1 مشاهده شد. همچنین بیشترین غلظت عنصر پتاسیم در تیمار P2BM2Ba1 به میزان 16/5 درصد و کمترین مقدار آن 15/2 درصد در تیمار فاقد عامل زیستی P0BM1Ba0 اندازه گیری و گزارش شد. در سطوح آلودگی یکسان، در تیمارهای حاوی بیوچار، غلظت کلسیم و منیزیم نسبت به شاهد، به میزان بیشتری بود. بیشترین غلظت آهن و منگنز در تیمار P0B0Ba1 با حضور عامل زیستی به ترتیب به میزان 33/1200 و 5/441 میلی گرم برکیلوگرم اندازه گیری شد و کمترین مقادیر آن در تیمار عدم حضور باکتری سودوموناس بود. بر این اساس توصیه می شود برای افزایش بهره وری پالایش آلودگی، استفاده از مواد آلی و به طور مشخص بیوچار و تیمارهای باکتریایی مورد توجه قرار گیرد.
    کلیدواژگان: بیوچار، ترکیبات نفتی، زیست پالایی، سودوموناس فلوروسنس، فراهمی عناصر غذایی
  • شکوفه مرادی، محمدرضا ساریخانی*، ناصر علی اصغرزاد صفحات 385-395
    پتاسیم یکی از عناصر پرمصرف ضروری برای رشد و توسعه گیاهان است و در سال های اخیر تامین زیستی آن از طریق باکتری های آزادکننده پتاسیم در کانون توجه تحقیقات قرار گرفته است. در این آزمایش توانایی آزادسازی پتاسیم از کانی های سیلیکاتی، توسط چندین باکتری جداسازی شده از نمونه های ریزوسفری گیاهان گرامینه، به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی مورد ارزیابی قرار گرفت. فاکتورهای آزمایش شامل جدایه های باکتریایی و دو نوع کانی میکا (بیوتیت و موسکویت) بود. پس از جداسازی باکتری ها از ریشه های ضدعفونی شده گیاهان گرامینه با استفاده از محیط کشت NFB، تعداد 8 جدایه شاخص برای آزمایش نهایی مورد استفاده قرار گرفت. توان رهاسازی پتاسیم جدایه ها با بهره گیری از محیط کشت الکساندروف مایع مورد ارزیابی قرار گرفت. بالاترین میزان پتاسیم آزادشده به میزان 16/11 میلی گرم بر لیتر توسط جدایه Az-8 به دست آمد که 20% نسبت به تیمار شاهد افزایش داشت و پایین ترین مقدار 8/2 میلی گرم بر لیتر توسط جدایه Az-15 مشاهده شد. به طور متوسط آزادکنندگی پتاسیم از کانی بیوتیت 82% بیشتر از موسکویت مشاهده شد. در بین باکتری های جداسازی شده جدایه های Az-8، Az-12 و Az-19 توانایی بالایی در آزادسازی پتاسیم نشان دادند. همچنین در این آزمایش بین تغییرات pH و میزان رهاسازی پتاسیم توسط جدایه های باکتریایی همبستگی معنی داری مشاهده نشد. شناسایی مولکولی و بیوشیمیایی این جدایه ها و نتایج توالی یابی آنها نشان داد که این جدایه ها متعلق به جنس سودوموناس می باشند. با توجه به نتایج امیدوارکننده آزمایش های درون شیشه ای سویه های فوق، بهره گیری از آنها در تامین نیاز پتاسیمی گیاهان در کشت گلخانه و مزرعه توصیه می شود.
    کلیدواژگان: باکتریهای آزادکننده پتاسیم، بیوتیت، موسکویت، الکساندروف، سودوموناس
  • محسن سلیمانی*، نجمه جابری صفحات 397-404
    روش های گرمایی به عنوان روش های سریع و با کارایی زیاد برای حذف آلاینده های آلی در محیط های آبی و خشکی مطرح شده اند که استفاده از تابش ریزموج (مایکروویو) یکی از آنهاست. این مطالعه با هدف دستیابی به برخی شرایط بهینه برای حذف هیدروکربن های نفتی از یک خاک آلوده تحت تاثیر تابش ریزموج انجام شده است. پس از نمونه برداری خاک از منطقه پالایشگاه نفت تهران، نمونه ها در محیط آزمایشگاه در معرض پرتو مایکروویو با توان (770، 1100 و 1250 وات) و فرکانس 45/2 گیگاهرتز، زمان های مختلف (5، 10 و 15 دقیقه)، مقادیر مختلف رطوبت خاک (1، 5 و 10 درصد وزنی) و کربن فعال اضافه شده به خاک (0، 5/2 و 5 درصد وزنی) قرار گرفتند. شرایط بهینه حذف هیدروکربن های خاک با استفاده از آزمایش های تاگوچی با آرایه متعامد L9 به دست آمد. تاثیر تابش مایکروویو بر برخی خصوصیات شیمیایی و زیستی خاک نیز بررسی شد. نتایج نشان داد که در دامنه تغییرات مطالعه شده شرایط بهینه شامل توان مایکروویو 1100 وات، زمان پرتودهی 15 دقیقه، رطوبت 1% وزنی خاک و کربن فعال 5% وزنی بود. تابش ریزموج در شرایط بهینه منجر به حذف 70 درصد هیدروکربن های خاک شد. اگرچه این روش بر خصوصیات زیستی خاک مانند جمعیت و تنفس میکروبی تاثیر منفی داشت، ولی می تواند به عنوان یک روش موثر و سریع در خاک های با آلودگی مواد نفتی زیاد پس از بررسی های اقتصادی مورد توجه قرار گیرد.
    کلیدواژگان: مایکروویو، آلاینده های نفتی، آلودگی خاک، پاک سازی
  • فریبا نعمتی شمس آباد، حسین ترابی*، امیر محمد ناجی صفحات 405-415
    رس های آلی کانی های رسی طبیعی هستند که با مواد پلیمری، اصلاح شده و برای اهداف خاصی استفاده می شوند. این تبادل باعث بازماندن دائم لایه های رس و ایجاد تخلخل بیشتر و افزایش سطح بین لایه ها جهت تبادل می شوند. این مطالعه به منظور بررسی راندمان جذب و رهاسازی نیترات توسط رس بنتونیت ایرانی (اراک) اصلاح شده با سورفکتانت کاتیونی هگزا دی سیل تری متیل آمونیوم بروماید (HDTMA-Br) در دو اندازه میکرو و نانومتر و در دو سطح سورفکتانت 100 و 200 درصد گنجایش تبادل کاتیونی، در سطوح 0، 3، 6، 9، 14، 20، 30 و 40 میلی مولار نیترات و رهاسازی در دو غلظت 6 و 20 میلی مولار نیترات در زمان های 15، 30، 45 دقیقه و 1، 2، 8 و 16 ساعت به صورت طرح فاکتوریل در قالب طرح پایه ی کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که نانو ذرات بنتونیت آلی قادر هستند در سطح سورفکتانت 200 درصد CEC، محلول های آبی آلوده به نیترات در غلظت های 3، 6، 9، 14، 20، 30 و 40 میلی مولار را با راندمان به ترتیب، 96، 94، 91، 90، 84، 76 و 68 درصد، جذب و پالایش نمایند در حالی که این راندمان برای میکرو بنتونیت های آلی به ترتیب، 87، 92، 89، 86، 74، 80 و 68 درصد می باشد. سطح سورفکتانت 200 درصد CEC در هر دو ذره نانو و میکرو بنتونیت آلی، راندمان بسیار بهتری را نسبت به سطح سورفکتانت 100 درصد CEC، دارا می باشد. نتایج نشان داد که سطح غلظت سورفکتانت دارای اختلاف معنی داری (01/0 p≤) در جذب و رهاسازی نیترات است در حالی که اندازه ذرات اختلاف معنی داری (01/0 p≤) نداشتند، اما نانو بنتونیت آلی در سطح سورفکتانت 200 درصد گنجایش تبادل کاتیونی و غلظت های اولیه کم نیترات دارای بالاترین راندمان جذب (96 درصد) و حداقل رهاسازی (7/3 درصد) می باشند.
    کلیدواژگان: بنتونیت اصلاح شده، سورفکتانت کاتیونی، رس آلی، گنجایش تبادل کاتیونی
  • مرتضی زنگانه *، سید حامد معراجی صفحات 417-428
    حوضچه پمپاژ، یکی از مهمترین سازه ها در روش آبگیری باز از دریاها بوده که اجرای آن مستلزم پایین آوردن تراز آب زیرزمینی با رویکرد عدم نفوذ آب دریا به محل اجرای آن می باشد. در این مقاله دو رویکرد متداول کاهش تراز آب زیرزمینی به وسیله چاه های آبکش بزرگ و چاه های آبکش نقطه ای جهت اجرای حوضچه پمپاژ کارخانه آب شیرین کن شهر بوشهر، با کمک نرم افزار MODFLOWبه عنوان شبیه ساز، مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق با در نظر گرفتن تعداد 26 عدد چاه آبکشی بزرگ (با دبی برداشت 5/0 تا 5/5 لیتر بر ثانیه) و 119 عدد چاه نقطه ای (با دبی برداشت 1/0 تا 0/1 لیتر بر ثانیه)، نتایج نشان دهنده کارایی هر دو روش بوده و همچنین با آنالیز حساسیت نسبت به میزان نفوذپذیری خاک محل به عنوان پارامتر متغیر در زمان و مکان، مشخص شد در مواقع عدم قطعیت نسبت به پارامتر نفوذپذیری، سیستم آبکشی نقطه ای دارای کارایی بهتری می باشد.
    کلیدواژگان: آبکشی، چاه های آبکش بزرگ، چاه های آبکشی نقطه ای، سواحل بوشهر
  • مهناز ختار*، محمدحسین محمدی، فرید شکاری صفحات 429-440
    در این پژوهش اثر مکش ماتریک و شوری بر اجزای عملکرد و توسعه ریشه گندم و لوبیا در شرایط گلخانه ای بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش مکش از kPa 2، اجزای عملکرد و وزن خشک ریشه گندم و لوبیا افزایش یافتند و در مکش ماتریک kPa 10-6 به بیشترین مقدار رسیدند. در مکش های بیشتر از kPa10، کلیه اجزای عملکرد گیاهان گندم و لوبیا (به غیر از وزن هزار دانه) که تحت شوری های کم تا متوسط بودند (dSm-18EC≤ برای گندم و dSm-14EC≤ برای لوبیا) کاهش یافتند، در حالی که در شوری های بالاتر، میزان آن ها تقریبا ثابت باقی ماند. وزن هزار دانه گندم و لوبیا در مکش های بالاتر از kPa10 در تمام سطوح شوری ثابت باقی ماند. شوری در سطوح پایین تا متوسط اثر مشخصی بر عملکرد و گسترش ریشه هر دو گیاه نداشت. کمترین مقدار چگالی ریشه گندم و لوبیا در مکش ماتریک kPa 6 بود و در سایر مکش ها (2، 10 و kPa 33) مقادیر آن تقریبا برابر بود. شوری اثر واضحی بر چگالی ریشه گندم و لوبیا نداشت. در dSm-18EC≤، با افزایش مکش ماتریک تا kPa10، نسبت وزنی بخش هوایی به ریشه گندم کاهش یافت. در حالی که در ECهای بالاتر این نسبت با مکش ماتریک روند افزایشی داشت. در مکش kPa10 مقادیر نسبت وزنی به هم نزدیک شدند و سپس با افزایش بیشتر مکش ماتریک، تقریبا ثابت ماندند. بنابراین مشخص گردید که نوع پاسخ گیاه به تنش شوری بستگی به شرایط تهویه ای حاکم بر محیط ریشه دارد و کمبود تهویه در خاک می تواند اثر شوری را تشدید کند.
    کلیدواژگان: تنش تهویه، تنش شوری، عملکرد، مکش ماتریک خاک
  • زینب غلامی، حامد ابراهیمیان *، حمیده نوری صفحات 441-449
    وجود افت سطح آب زیرزمینی در بسیاری از دشت های ایران بیانگر افزایش مصرف انرژی برای پمپاژ آب آبیاری است. بنابراین تعیین عمق اقتصادی چاه با توجه به هزینه های پمپاژ، ارزش محصول و کلیه هزینه های کشاورزی ضروری است. مطالعه حاضر با هدف تعیین عمق اقتصادی چاه در آبیاری بارانی با توجه به هزینه های یارانه ای و غیریارانه ای انرژی، هزینه حفاری، کلیه هزینه زراعی و نسبت درآمد به هزینه کشاورز انجام شد. در این راستا از اطلاعات و داده های تفصیلی سیستم های آبیاری و عملکرد محصولات زیر کشت آنها در سال 1390 در دشت قزوین استفاده شد. در حالت غیریارانه ای، هزینه انرژی برق به مراتب بیشتر از هزینه گازوئیل شد. در حالت یارانه ای، متوسط نسبت درآمد به هزینه کشاورز در حالت استفاده از برق بیش از استفاده از گازوئیل بدست آمد درحالی که در شرایط غیریارانه ای نتایج عکسی حاصل شد. افزایش عمق چاه باعث کاهش جزئی نسبت درآمد به هزینه شد. نتایج نشان داد که هیچ محدودیتی برای حفاری به منظور افزایش عمق چاه با توجه به هزینه کم انرژی وجود ندارد.
    کلیدواژگان: آبیاری بارانی، آب زیرزمینی، هزینه انرژی، حفر چاه
  • وحید رضاوردی نژاد *، محمد سعید رشیدی، عیسی معروفپور، حسین رضایی، جواد سرابی صفحات 451-461
    یکی از عوامل پایین بودن فشار آبپاش در سامانه های آبیاری بارانی، مربوط به تخمین نادرست افت فشار موضعی در شیرهای خودکار می باشد. به منظور بررسی افت فشار موضعی و ضریب افت فشار شیرهای خودکار، یک مطالعه آزمایشگاهی در سال 1393 و مطابق با استانداردهای بین المللی ISO 9644و ISO 4059انجام شد. برای این منظور 75 عدد شیرخودکار، متعلق به 15 کارخانه و از جنس چدن، پلیمر و آلومینیوم، در سه اندازه 1، 5/1و 2 اینچ انتخاب و مورد آزمایش قرار گرفتند. برای هر نمونه شیرخودکار، افت فشار موضعی در پنج دبی شامل دبی حداکثر و حداقل و سه دبی میانی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که اختلاف قابل توجه در میزان افت فشار شیرهای خودکار مشابه وجود دارد و این اختلاف عمدتا ناشی از کیفیت ساخت می باشد. متوسط افت فشار موضعی شیرهای خودکار 1 اینچ، در دبی های آزمایش حداقل و حداکثر به ترتیب 46/0 و 23/10 متر؛ 5/1 اینچ به ترتیب 6/0 و 31/4 متر و 2 اینچ به ترتیب 21/0 و 76/1 متر به دست آمد. میزان افت فشار در دبی های پایین به مقادیر افت فشار موجود در کاتالوگ نزدیک بود؛ اما در دبی های بالا، افت فشار اندازه گیری شده بیشتر از مقادیر پیشنهادی در کاتالوگ بود. ضریب افت فشار موضعی 73 شیرخودکار اندازه گیری شده در دامنه 26/7 تا 79/9 به دست آمد. درحالی که بر اساس استانداردها و ضوابط آبیاری تحت فشار، ضریب افت فشار شیرخودکار باید در دامنه 2 تا 2/2 باشد. نتایج این مطالعه نشان داد که افت فشار موضعی شیرهای خودکار قابل ملاحظه بوده و می تواند یکی از عوامل مهم پایین بودن فشار در سامانه های آبیاری بارانی باشد.
    کلیدواژگان: آبیاری بارانی، افت فشار موضعی، ضریب افت فشار موضعی
|
  • Jaber Rahimi, Ali Khalili *, Javad Bazr Afshan Pages 231-239
    Daily minimum air temperature data are greatly needed in climatic studies of first-fall and last-spring frosts, frost periods, evaluation and improvement of crop production potentials, and eventually their effects upon food security. Despite the fact that climate stations, set up at high elevations play important roles in accurate estimate of temperature parameter gradients, and on their mappings, the number of such established stations in Iran is limited, causing many gaps to be served in their data time series. Hence, reconstruction of temperature data for elevated stations is considered to be essential, especially for studies requiring long-term homogeneous data items. This study was aimed at making a comparison of the different methods of readjustment of the daily minimum temperature data (obtained from highly elevated stations) and to determine the most suitable method for readjusting and lengthening of their record periods. To follow the purpose, a number of 12 stations at elevations exceeding 1900 m were selected. A number of 500 randomly sampled (minimum daily temperature) data were taken and reconstructed through 31 classic methods, and as well, through a new proposed approach, based on Cumulative Distribution Function (CDF) of minimum temperature data. Accuracies of these methods were tested using RMSE within 90 and 95 % of confidence interval of errors. Results revealed that Principle Component Analysis, proposed method based on CDF, and Artificial Neural Network stood in priority for reconstruction of daily minimum temperature data, with 95% of confidence intervals, reconstructed error of ±2.0, ±2.2 and ± 3.1 °c, respectively. This study led to completion of daily minimum temperature data series of highly elevated stations for the period of 1965-2010. This can be employed in climate change studies and as well in first-fall vs. last-spring frost risks, and reform of farming calendar depending upon climate change.
    Keywords: Reconstruction of Daily Temperature, Elevated Meteorological Stations, Temperature Estimation Error, Iran
  • Milad Nouri, Mahdi Homaee *, Mohammad Bannayan Pages 241-252
    Changes of ET0 and its atmospheric control were investigated in six stations located in West Iran during the period of 1966-2100. The outputs related to HadCM3 under B2 emission scenario were downscaled through SDSM. The results revealed that ET0, as averaged across all stations, would increase by 5.12, 7.33 and 11.01% respectively over the early, middle and late 21st century relative to the baseline period (1966-2010). The results obtained through Mann-Kendall test revealed that there was an insignificant positive trend in ET0 at the level of 95% over 1966-2010 in most of the surveyed sites. This increasing trend could be explained by an upward trend in temperature and solar radiation vs. a negative trend of relative humidity within the study area. The increasing trend in ET0 will likely be significant during 2011-2040 and 2071-2100 while insignificant during 2041-2070. The occurrence of ET0 upward trend in the future is most likely due to temperature rise.
    Keywords: Climate change, reference evapotranspiration, SDSM, Statistical downscaling
  • Ali Salajegheh, Elham Rafiei Sardoii *, Alireza Moghaddamnia, Arash Malekian, Shahab Araghinejad, Shahram Khalighi Sigarodi, Amin Saleh Pourjam Pages 253-262
    Throughout the present study, the results of two downscaling models (SDSM vs. LARS-WG) are compared, considering the error criteria in terms of daily rainfall, daily minimum and maximum temperatures within two research stations of Ravansar and Kermanshah. In either of the models, 1988-1961 and 1989-2001 periods were respectively considered for calibration and validation. The results indicated that in either of the calibration and validation periods, SDSM model benefits from a more appropriate performance than LARS-WG in the simulation of daily minimum vs. maximum temperatures at the two stations, whereas LARS-WG model presents a more acceptable performance than that in the simulation of daily rainfall. The results of downscaling indicate that Kermanshah and Ravansar stations will be faced with less precipitation under A2 scenario and HadCM3 model in 2020s and 2050s. Also, it is concluded that in both models, minimum and maximum temperatures increase in the next two decades under the A2 scenario in either one of the stations.
    Keywords: climate change, Precipitation, minimum temperature, maximum temperature
  • Farid Foroughi *, Shahab Araghinejad, Ghasem Azizi, Mohsen Arsalani Pages 263-273
    Through a measurement of the annual growth of a tree ring and finding out of its chronology, the possibility of study and reconstruction of Palmer Drought Severity Index (PDSI) in the habitat areas is provided. The aim followed in this research is to reconstruct PDSI using dendrochronology, and drought monitoring within Karkheh basin. Throughout the research the chronology index of two tree species, namely Quercus brantii, and Quercus infectoria, in the central Zagross region during the period of 1840-2010 were used to reconstruct Palmer Drought Severity Index in KarkhehBasin. Correlations between Palmer Drought Severity Index and regional chronology index were positive and significant within 1% of confidence level. With regard to this fact, the Palmer Drought Severity Indexes from year 1840 to 2010 were reconstructed. The values of observed vs. reconstructed Palmer Drought Severity Index within the common statistical period are consistent with each other. Within further steps, the hydrological conditions during chronology period were studied and accordingly, hydrological drought was analyzed within the Basin for years, 1840 to 2010. Severity and duration of the droughts as well as decades of the highest number of drought and wet events were determined. In addition, the results were compared with those obtained by other researchers as well.
    Keywords: Palmer Drought Severity Index, dendroclimatology, tree ring, Drought Monitoring, Karkheh basin
  • Asghar Azizian* Pages 275-288
    There are many uncertainty sources initiated from dependency of time of concentration equations (Tc) upon different parameters, which generally include rainfall intensity, topographic and land use map scale, DEM resolution and stream's delineation threshold. Throughout the present research the uncertainty and the performance of twenty Tc equations were investigated in the Kasilian and Amameh catchments. Results indicate that in either of the catchments, BransbyWilliams and Morgali-Linsley equations show good agreement with the observed values, with a relative error of less than 10%. Also, the uncertainty analysis of different Tc equations by use of delta method illustrates that McCuen, ASCE, Eagleson and FAA, Johnstone-Cross equations are of the highest vs. lowest uncertainties, respectively. In the geomorphological-based equations, the uncertainty that is caused by streams delineation threshold is approximately 3-4 times that of DEM and data resolution's uncertainties. This indicates that streams delineation threshold is the most important factor and should be more consideration, especially in ungagged catchments.
    Keywords: time of concentration, Uncertainty, Geomorphological Parameters, Data Resolution
  • Sepideh Akrami *, Ali Raeesi Estabragh, Jamal Abdolahi Baik Pages 289-297
    Piping is an erosive process that occurs in hydraulic structures under the influence of upward seepage. Lack of sufficient notice of this phenomenon may seriously affect the stability of hydraulic structures. In this research work the effect of reinforcement soil on the variations of critical hydraulic gradient and seepage force were investigated through experimental tests. Reinforcement of samples was performed by two geo grids with mesh diameters of 6mm (No.1) and 2mm (No.2). One dimensional piping test were carried out on non-reinforced vs. reinforced sandy soil samples, compacted and fabricated through static methods, and in a specially designed apparatus. The results indicated that the critical hydraulic gradient and resistance against seepage force increased by reinforcement of the samples and that the resistance is a function of the number of the geogrid sheets as well as their location. In addition, the results indicated that the effect of the two geo grids is nearly the same for treatment of the soil against piping.
    Keywords: piping, seepage velocity, critical hydraulic gradient, Soil reinforcement, Geogrid
  • Abbas Ahmadi *, Vahid Jafari, Nosratollah Najafi, Habib Palizvanzand, Mohammad Ebrahim Sadeghzadeh Pages 299-308
    Proper information concerning the temporal changes of soil loss and runoff generation during growth season is not only valuable in soil conservation programing but could also be used in soil erosion and runoff estimation models. This study was conducted to investigate soil loss and runoff generation trend within in different sowing rates during growth season in erosion plots of Tikmeh- dash research station. The study was performed in a randomized complete block design of with three cultivation densities of 30, 35 and 40 kg per hectare of rain fed chickpea in three replications, and the resultant data were analyzed in a split plot of time design. The plots were plowed on April 6 2013, then, the seeds placed at a depth of approximately 5 cm of soil. During the growing season, the generated runoff and amount of sediments were recorded. Results revealed that soil loss and runoff generation were significantly (P≤0.01) affected by plant density and as well by sampling time. But their interactions did not significantly affect runoff generation. Overall, plant density was more effective in sediment control, as compared with runoff control. A minimum level of runoff and sediment formation occurred at 40 kg/ha treatment within the third sampling time (421.88 l/ha and 2.45 kg/ha respectively) while a maximum degree of runoff and soil loss occurred within first sampling time at 30 g of seed per hectare treatment (1550 l/ha and 31.54 kg/ha, respectively). Results also indicated that total runoff and soil loss in the 30 kg/ha treatment were 1.1 and 1.4 times those in 35 kg/ha treatments and 1.5 and 1.9 times those in 40 kg/ha treatments, respectively. So 40 kg/ha of sowing density (For rainfed pea) is recommended for better soil conservation practices to be observed in similar conditions in conditions this region.
    Keywords: Erosion plots, Plant canopy, soil erosion, Soil Loss
  • Farid Foroughi *, Shahab Araghinejad Pages 309-321
    In the past decade the different methods have been used to analyze and predict the physical variables, one of which is singular spectrum analysis (SSA) statistical methods. SSA is one of the methods, used in modeling various statistical processes and more recently, its use in various engineering disciplines including water resources, in order to eliminate random components in time series has been expanded. The main objective of this study was to forecast streamflow in the Karkheh basin using singular spectrum analysis. The gage stations in the Karkheh basin (five station) were selected for this study. The high flow period for these gage stations were determined. In order to modeling methods, 70% and 30% of data were used for calibration and validation respectively. The singular spectrum analysis method was used for pre-processing of data and elimination of noise in the time series of streamflow. Then, the recursive algorithm of the singular spectrum analysis model was used to develop forecasts models of streamflow in the Karkheh basin gage stations. To evaluate the performance of the model Normalized root mean square error, mean absolute error and correlation coefficient were used. In the validation the highest and lowest value of the NRMSE and MARE statistics were 0.47 and 0.50 for Pol Chehr station. The lowest value of the NRMSE statistic for Pol Dokhtar and Cham Anjir stations was 0.3 and 0.31 respectively and close to each other and the lowest value of the MARE statistic for Cham Anjir and Pol Dokhtar stations was 0.29 and 0.30 respectively and close to each other. Finally, the best and the weakest results in two stages of calibration and validation were for Cham Anjir and Pol Chehr Stations respectively. The results of this research showed that singular spectrum analysis can be used to forecast streamflow with reasonable accuracy
    Keywords: Long lead forecasting, Discharge, streamflow, Singular Spectrum Analysis, Karkheh basin
  • Amolbani Mohammadreza Poor *, Zohreh Sadat Moosavi Rastegar, Omid Bozorg Haddad, Mahboobeh Ibrahimi Pages 335-347
    Surface water resources constitute a main part of water resources on earth, specifically surfaces of water at dam reservoirs. One of the methods to improve utilization of such rich storage reservoirs is the policy of Hedging. The objective function followed in this study is to minimize the rate of this scarcity through implementing the policy of water rationing for agricultural purposes in conjuction with Voshmgir Dam in Golestan province. Hence, a three-year consecutive period of drought (1380- 1382) was selected for the study. The Hedging policy was performed using Annealing, Genetic and Imperialist competition algorithms. Then, the results were compared with the Standard Optimization Policy (SOP). The results showed that the Annealing Algorithm with the Hedging policy of 99.94% reliability, 50% Resilience, 49.39 Sustainability, 6% Vulnerability and 99 percent supply presented a high performance. Also the Standard operation policy with 99.25% reliability, 11 Resilience, 9.22 Sustainability, 15.5 Vulnerability along with 80 percent supply renders a low performance in Voshmgir reservoir operation during drought periods.
    Keywords: drought, Hedging Policy, Standard Operation Policy, Voshmgir Dam, MetaHiuristic Algorithm
  • Samaneh Aryabod, Amir Fotovat*, Reza Khorasani, Mohammad Hassan Entezari Pages 349-358
    In this study, some factors affect cadmium adsorption onTiO2 nanoparticles in soil and stability of nanoparticles in soil suspensions have been investigated. The results of this study showed that in soil contaminated with cadmium in suspension conditions the amount of cadmium stabilized by nanoparticles, which is attributed to adsorption of cadmium on surface of the nanoparticles, will depend on soil to water ratio (1:20, 1:10 and 1: 5), amount of soil pollution cadmium (5 and 10 mg of cadmium per kg of soil) and the use of nanoparticles (zero, 5.0, 1, 5%). So that the least amount of Cd-DTPA was found in soil to water ratio of 1: 5 and 5% of nanoparticles and in the soil contamination level of 10 milligrams per kilogram of cadmium. Also the results of stability tests indicated that the stability of titanium dioxide nanoparticles in soil suspensions over the ten days of release was comparable with that at the beginning of addition of nanoparticles, is good. In total, considering the fact that immobilization of cadmium in soils is a technique to improve the quality of soil and titanium dioxide nanoparticles showed proper stability in soil suspensions, it becomes evident that the use of nanoparticles in the decontamination of calcareous soils is appropriate.
    Keywords: Soil contamination, Cd-DTPA, TiO2 nanoparticles, Coating, stabilization
  • Elham Fathi *, Masoud Parsinejad, Farhad Mirzaei, Babak Motesharezadeh Pages 359-368
    Environmental pollution by cadmium is one of the most hazardous challenges occurring in ecosystem. This research work was conducted to study the effect of sewage sludge and water salinity on remediation of cadmium in soil through corn (Zea mays L.). The study was carried out employing corn as crop in a factorial experiment based on a completely randomized design, of 3 replications at 3 soil pollution levels of control, 20 mg.kg-1 cadmium, soil treated with sewage sludge of 20 mg.kg-1) and saline water in 2 levels (control, 3 dS.m-1). The results indicated that treated soil with cadmium and sewage sludge, decreased dry and fresh wet weight of the plant. With increase in salinity of water, dry and fresh wet weight of plant decreased. With increase in salinity, cadmium concentration present in crop shoots and roots increased by 52% as compared with control. But it could not increase cadmium uptake because of decreasing shoot and root dry matter. Sewage sludge increased the level of cadmium concentration in shoot and root by almost 12% and 15% as against treated soil with cadmium, but it could not increase cadmium uptake because of decrease in shoot and root dry matter.
    Keywords: Soil pollution, heavy metals, availability, accumulation, phytoremediation
  • Hamid Habibi, Babak Motesharezadeh *, Hoseinali Alikhani Pages 369-384
    The presence of petroleum compounds in the soil causes environmental problems. Therefore, attempting to remediate contaminated soils is important. The present study was aimed at studying the effects of (1) different levels of biochar obtained from urban wastes and (2) the bacterium that degrades petroleum hydrocarbons on levels of nutrients in amaranth. The treatments were raw oil (0 , 2.5, and 5%; weight-based), biochar obtained from urban waste compost and fresh urban wastes (0, 1, and 2 %, weight-based), and bacterium (with and without Pseudomonas ). The results showed that with increasing the biochar level, the plant growth was promoted, with the highest values for growth parameters in plants treated with highest level of biochar. The dry and fresh weights of shoots in treatments with Pseudomonas florescence had statistically considerable differences compared to those in the other treatments. Overall, with the application of biochar and Pseudomonas, the levels of nutrients studied increased, and the maximum nutrient level was observed in the plants treated with the highest level of biochar. The highest P level (0.37%) was detected in plants treated with P1B0Ba1, and the lowest (0.23%) in plants treated with P2BM2Ba1. Moreover, the highest K level (5.16%) was recorded in plants treated with P2BM2Ba1, while the lowest (2.15%) was measured in plants treated with P0BM1Ba0 (no biological factor). The highest levels of Ca and Mg were found in treatments with biochar. The highest levels of Fe (1200.33 mg/kg) and Mn (441.5 mg/kg) were found in plants treated with P0B0Ba1, which had the biological factor, while the lowest was recorded in treatments where Pseudomonas florescence was absent. Accordingly, in order to increase the efficiency of soil remediation, it is recommended that organic matters, especially biochar, and bacterial treatments be exploited so that favorable conditions could be provided for plant growth and development.
    Keywords: Oil components, Nutrient element availability, Biochar, bioremediation, pseudomonas fluorescence
  • Shokoofeh Moradi, Mohammad Reza Sarikhani *, Naser Aliasgharzad Pages 385-395
    Potassium (K) is an essential macronutrient that plays an important role in the growth and development of plants. Throughout the present study the possibility of K-release from mica minerals was evaluated through the action of several bacteria isolated from rhizosphere samples of grasses. The experiment was conducted as a factorial one, based upon a completely randomized design of three replicates comprised of two factors including 8 isolates of bacteria and two sources of potassium mineral. Following isolation of bacteria from the plant roots through NFB medium, eight selected isolates were ultimately used for the final experiment. Potassium release capability of these isolates was assessed using liquid Aleksandrov culture medium. Acid washed pretreated minerals, as a source of potassium, were added to 30 ml of Aleksandrov medium. Following incubation for one week at 26 °C and shaking at 120 rpm, released K in supernatant was assessed through flame photometer. The highest K release on the average was obtained by the isolate Az-8 (11.16 mg/l) and it was revealed that this bacterium was more efficient in releasing K from biotite than from muscovite, and the lowest rate of K release was obtained by Az-15 (2.8 mg/l). The results also revealed that K released from biotite exceed muscovite when the two types of mica compared. Among the bacterial isolates Az-8, Az-12 and Az-19 showed great potential for K release and their molecular (16S rDNA) and biochemical identification revealed that Az-8, Az-12 and Az-19 belonged to Pseudomonas genus. According to the promising results of in-vitro assays, inoculation and application of these efficient isolates will be recommended in greenhouse and field tests with different crops.
    Keywords: Potassium releasing bacteria, Aleksandrov, Pseudomonas, Biotite, Muscovite
  • Mohsen Soleymani *, Najme Jaberi Pages 397-404
    Such thermal methods as MicroWave (MW) radiations are considered as fast and efficient approaches in removal of organic pollutants from aquatic and terrestrial environments. This study was carried out to find the optimum conditions for oil removal from contaminated soils treated by MW irradiation. Following soil sampling from Tehran Refinery surroundings, the samples were treated under various conditions for including MW power intensity (770, 1100 and 1250 w) and frequency of 2.45 GHz, time of irradiation (5, 10 and 15 min), soil moisture (1, 10 and 15 % w/w) and added activated carbon (0, 2.5 and 5 % w/w). The optimum conditions of oil removal were obtained from results of Taguchi L9 orthogonal array. Besides, the effect of MW irradiation on some chemical and biological properties of soil was also investigated. Results indicated that the optimum conditions of the investigated parameter ranges were as follows: MW power (1100 w), irradiation time (15 min), soil moisture (1 % w/w) and added activated carbon (5 % w/w). About 70 % of petroleum hydrocarbons were dissipated within optimum conditions. Although the method exhibited some negative effects on respiration and population and respiration of soil microorganisms, still it can be used as an effective and fast approach for remediation of highly polluted soils considering the economic feasibility.
    Keywords: microwave, Petroleum Pollutants, Soil pollution, Remediation
  • Fariba Nemati, Hossein Torabi *, Amir Mohammad Naji Pages 405-415
    Organoclays are natural clay minerals modified through polymer compounds and applied for especial purposes. By being done so, the clay layers are permanently propped with high surface areas in the interlayers. The objective followed in this study was to find out the absorption efficiency and release of nitrate in aqueous solutions through modified Iranian bentonite (Arak). Micro and nano-bentonites were first modified by hexadecyltrimethylammonium bromide, a cationic surfactant. The adsorption efficiencies within 0, 3, 6, 9, 14, 20, 30 and 40 mM nitrate (by modified micro and nano-organobentonite particles) in surfactant loadings of 100 and 200% CEC were investigated in a completely randomized factorial design. Furthermore, to identity the stability of adsorbed nitrate by modified bentonite, the nitrate desorption process was performed at nitrate concentrations of 6 and 20 mM within 15, 30, 45 minutes and in 1, 2, 8 and 16 hours in a completely randomized factorial design. The results indicated that absorption efficiency of nitrate by nano-organobentonite with surfactant loading of 200% CEC in 3, 6, 9, 14, 20, 30 and 40 mM nitrate were 96, 94, 91, 90, 84, 76 and 68%, whereas in micro-organobentonite were 87, 92, 89, 86, 74, 80 and 68% respectively. The results finally revealed that concentration of surfactant was significant on adsorption and release of nitrate (p≤0.01), but the size particles was not significant (p≤0.01). Nano-bentonite in 200% CEC of HDTMA and low concentration of nitrate benefits from a highest adsorption efficiency (96%) with minimum release of 3.7%.
    Keywords: Modified bentonite, cationic surfactant, organoclay, CEC
  • Morteza Zanganeh *, Seyed Hamed Meraji Pages 417-428
    Pump basins are important structures in open sea water intakes. Dewatering construction site of these structures with no leakage inside the site is an essential issue. Throughout this paper, two common aspects of dewatering systems, namely big wells and well points are evaluated to make the construction site of the pump basin ready at the intake system of Bushehr desalination installations. To achieve this, MODFLOW software was employed to model the dewatering systems with results demonstrating the performance of the considered dewatering methods. According to the observed results, to have an efficient dewatering system, a number of about 26 wells as high capacity ones (well discharges ranging from 0.5 to 5.5 lit/s)are needed vs. 119 well points (well discharges ranging from 0.1 to 1.1 lit/s). In addition, sensitivity analysis of the system, as regards the variation of soil conductivity (in both space and time) proves that the well point system is more efficient than the high capacity well system, for dewatering an uncertain site.
    Keywords: Dewatering, big well, well point, Bushehr beach
  • Mahnaz Khatar *, Mohammad Hosein Mohammadi, Farid Shekari Pages 429-440
    The effects of soil matric suction and salinity were investigated on the yield components and root development of the corps, wheat and bean within greenhouse conditions. The results showed that yield components and root dry weights of wheat and bean increased with increase in matric suction (from 2kPa) and reached their maximum values at suctions of 6-10 kPa. At suctions higher than 10kPa and under EC≤8dSm-1 for wheat vs. EC≤4dSm-1 for bean, all the yield components of wheat and bean (except for 1000-kernel weight) decreased, while under higher salinities, their values remained nearly the same. At suctions higher than 10kPa and under all salinity levels, 1000-kernel weights of wheat and bean remained nearly constant. The salinities of low to medium levels did not clearly affect yield and root development of either plant. Minimum root densities of wheat and bean occurred at suction 6kPa while at other points of suction (2, 10 and 33kPa), their values almost corresponded with each other. Salinity did not clearly affect wheat and bean root densities. Wheat shoot-root ratio decreased with matric suction (up to 10kPa) under EC≤8dSm-1, while under higher salinities, this ratio increased with suctions. At 10kPa suction, weight ratio values approached each other, then remained nearly constant at higher suctions. The results finally revealed that plant response to salinity stress depends on aeration conditions in the root zone and the deficit in soil aeration can amplify the salinity stress.
    Keywords: Aeration stress, Soil matric suction, Salinity stress, Yield
  • Zeynab Gholami, Hamed Ibrahimian*, Hamideh Noory Pages 441-449
    Decline of groundwater level in many plains of Iran has been accompanied by increase in energy consumption for pumping out water for irrigation. Long this line, a determination of the economic depth of wells, as related to pumping costs, crop value and other costs of agricultural expenditure is indispensable. This study was aimed at determining the economic depth of wells as applied in sprinkler irrigation considering two subsidized vs. non-subsidized energy costs, drilling costs, total cost of agricultural practices and benefit-cost ratio for one as a farmer. In this regard, detailed information, comprised of data from irrigation systems as well as crop yields from Qazvin Plain in year 2011 was used. Under the non-subsidized case, cost of electricity used as energy was much higher than that of diesel fuel. The average income-cost ratio obtained by farmers with electricity used as energy was more than those with diesel fuel under subsidized case, while the reverse was obtained under non-subsidized case. Increasing the depth of the well led to some partial reduction in benefit-cost ratio. The results finally revealed that due to the unusually low cost of energy, there seems to be no limit for drilling to increasing the depth of wells.
    Keywords: Sprinkler irrigation, Groundwater, energy cost, well excavation
  • Vahid Rezaverdinejad *, Mohammad Saied Rashidi, Isa Maropoor, Hosein Rezaei, Javad Sarabi Pages 451-461
    One of the main reasons for sprinklers, low pressure in sprinkler irrigation systems is related to incorrect estimate of quick coupling valves, minor (local) head losses. In order to measure the quick coupling valves, minor head losses, a laboratory study was conducted in accordance with ISO 9644 and ISO 4059 international standards during year 2014. Seventy-five quick coupling valve samples were selected from fifteen manufacturers, and made of three materials of cast iron, aluminum and polymer within three sizes comprised of 1, 1.5 and 2 inch. They were tested in terms of head loss. For each sample, the minor head losses were assessed using five flow rates including the maximum, minimum as well as three intermediate flow tests. Results indicated that, there are significant differences in the minor head loss values of similar quick coupling valves due mostly to manufacturing quality. Based upon the obtained results, the average minor head losses of 1 inch quick coupling valves obtained within the maximum vs. minimum flow rates were 0.46 and 10.23 m, respectively. As for 1.5 inch they were recorded 0.60 and 4.31 m, respectively, whereas for 2 inch, the figures were 0.21 and 1.76 m. Head loss values for low level flows were close to those given in their catalogues. But as for high flows, the head loss was recorded higher than those in the catalogue values. The head loss coefficients (K) of seventy-three quick coupling valve samples were recorded in the range of 7.26 to 9.79. However, based on the standards and criteria of pressurized irrigation systems, the minor head loss coefficients of quick valves should stand in the range of 2 to 2.2. The results finally indicated that the head loss related to quick coupling valves is high and that can be an important cause of low pressure in sprinkler irrigation systems.
    Keywords: Minor Head Loss, Minor Head Loss Coefficient, Sprinkler irrigation