فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و ششم شماره 2 (خرداد و تیر 1398)
  • سال بیست و ششم شماره 2 (خرداد و تیر 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/04/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • مهدی جامعی*، ایمان احمدیانفر، علی رئیسی عیسی آبادی صفحات 1-27
    سابقه و هدف مدلسازی عددی جریان های امتزاج ناپذیر در محیط متخلخل از جمله مباحثی است که بدلیل کاربرد آنها در پایش انتقال آلاینده ها، حرکت آب و نفت در مخازن نفت و علوم هیدرولوژی همواره مورد توجه محققین قرار می گیرد. در این تحقیق، به ارائه یک مدل عددی دوبعدی گالرکین ناپیوسته جریانهای امتزاج ناپذیر در محیط متخلخل با استفاده از استراتژی حل معادلات فشار-ضمنی درجه اشباع صریح (IMPES) مرتبه بالا پرداخته شده است. در معادلات مورد استفاده متغیر های اصلی فشار و درجه اشباع آب می باشند. در این ترکیب عددی برای اولین بار از روش لاکس- وندروف مرتبه دوم در حل معادله درجه اشباع آب استفاده شده است که بعنوان نوآوری اصلی این مقاله تلقی می گردد. مواد وروش ها به منظور مدلسازی عددی آلاینده های زیرزمینی امتزاج ناپذیر، از گسسته سازی مکانی دارای بقای محلی گالرکین ناپیوسته استفاده شده است. برای گسسته سازی زمانی معادله بقای جرم و درجه اشباع (انتقال) آلاینده نیز به ترتیب از روش های اولر ضمنی مرتبه اول و روش مرتبه بالای لاکس-وندروف صریح مرتبه دوم بهره برده شده است.همچنین به منظور بهبود نتایج در تسخیر شوکها و محل ناهمگنیها از تثبیت شارهای تبادلی و نگاشت میدان سرعت در فضای برداری H(div) استفاده شده است. در انتهای هر گام زمانی نیز نوسانات مقادیر درجه اشباع با استفاده از محدودکننده شیب چاونت-جافر اصلاح شده حذف و نتایج تثبیت می گردند. یافته ها روش مرتبه دوم لکس-وندروف بر مبنای بسط تیلور و ترمهای مرتبه بالای مشتق زمانی، دارای دقت قابل رقابت با روش های مرسوم در استراتژی IMPES همچون روش چند مرحله ای رانج-کوتا گالرکین ناپیوسته (RKDG) بوده و هزینه محاسبات کمتری نسبت به روش های چند گامی دارد. هر چند اندازه گامهای زمانی و عدد کورانت با توجه به حل صریح معادله درجه اشباع در این روش دارای محدودیت هایی می باشد. نتیجه گیری صحت سنجی مدل تهیه شده با استفاده از مسئله بنجمارک لورت باکلی ارزیابی شده و نتایج حاصل از مدلسازی با نتایج سایر محققین مقایسه گردیده و تطابق مطلوبی بین آنها حاصل شده است. همچنین ارزیابی کارایی و توانمندی مدل با کمک مسائل نمونه برای آبخوانهای بسیار ناهمگن بررسی شده است. نتایج بیانگر آنست که بعلت استفاده از روش گالرکین ناپیوسته دارای بقای محلی و تکنیک های تثبیت کننده شارهای تبادلی، وضوح نتایج مطلوب بوده و محل تماس دوفاز امتزاج ناپذیر بخوبی تسخیر شده و پخش عددی مشاهده نمی گردد. در این مدلسازی از مقادیر پنالتی 50 تا 100 برای نسخه SWIP استفاده شده است که با توجه با مقیاس نمودن ترمهای پنالتی مدل حساسیت چندانی نسبت به بزرگی آن ندارد ولیکن در نسخه OBB مقدار پنالتی صفر می باشد. در انتها نیز آنالیز حساسیت مدل به ازای تغییرات پارامترهای موثر در مدلسازی مدنظر قرار گرفته شده است.
    کلیدواژگان: جریانهای امتزاج ناپذیر، روش لاکس-وندروف، پنالتی داخلی، المانهای بی سامان، فشار ضمنی-درجه اشباع صریح
  • ابوالفضل مساعدی*، مریم یزدان پرست، محمد حسین محمودی قرائی، سعید رضا خداشناس، علی گلکاریان صفحات 29-51
    سابقه و هدف

    کم آبی امروزه به یکی از مهم ترین مشکلات مردم در بسیاری از جوامع تبدیل شده است. احداث سد و ذخیره آب به منظور تامین بخشی از آب مورد نیاز و هم چنین کنترل سیل یکی از راه های همزیستی با مشکلات ناشی از کم آبی، سیل و یا خشکسالی است. وضعیت تبخیر از سطوح آبی دریاچه ها، مخازن و برکه ها در نحوه بهره برداری بهینه از منابع آبی بسیار موثر است. میزان تبخیر از سطح آب ها معمولا در مناطق خشک، بویژه در مناطقی که جریان های افقی انتقال حرارت به میزان قابل ملاحظه ای وجود دارد نسبت به مناطق مرطوب بیشتر خواهد بود. از طرف دیگر با گذشت زمان میزان رسوب گذاری در مخزن سد بیشتر می شود. یکی از مشکلات رسوب گذاری تغییر در هندسه مخزن و افزایش سطح دریاچه سد به ازاء مقادیر مختلف حجم جریان ذخیره می باشد. این امر هم به نوبه خود منجر به افزایش میزان تبخیر به دلیل افزایش سطح دریاچه سد می شود. بنابراین، هدف اصلی این تحقیق برآورد میزان تبخیر از سطح دریاچه سد کارده و انتخاب مناسب ترین روش برآورد تبخیر از سطح این دریاچه و همچنین تعیین تاثیر رسوب گذاری بر تبخیر از سطح دریاچه این سد می باشد.

    مواد و روش ها

    به منظور برآورد میزان تبخیر از سطح دریاچه سد کارده، ابتدا با استفاده از 6 روش دمایی برآورد تبخیر شامل روش های جنسن- هیز، هامون، استفن- استوارت، پاپاداکیس، ابتی و تورک میزان تبخیر در مقیاس های ماهانه، فصلی و سالانه برآورد گردید. سپس این مقادیر با داده های حاصل از تشت تبخیر، با استفاده از 9 شاخص ارزیابی خطا مقایسه شدند. همچنین به منظور تعیین تاثیر رسوب گذاری بر تبخیر از دریاچه، بر اساس هیدروگرافی هایی که در سال های آبی 1376-1375، 1383-1382 و 1388-1387 انجام شده است، سطح مخزن به ازاء هر مقدار از حجم ذخیره (5 سناریو شامل حجم های 5، 10، 15، 20و 25 میلیون متر مکعب) تعیین شد.

    یافته ها

    نتایج نشان می دهد که روش جنسن- هیز، بهترین روش دمایی برآورد تبخیر در مقیاس سالانه و در شرایط فقدان داده های اندازه گیری تبخیر از تشت می باشد. به منظور برآورد تبخیر در مقیاس ماهانه یا فصلی، روش پاپاداکیس برای فصل زمستان و روش تورک برای فصل تابستان روش های مناسبی خواهند بود. همچنین با کاهش حجم مفید مخزن به دلیل پدیده رسوب گذاری، سطح دریاچه مخزن (به ازاء هر میزانی از ذخیره جریان) افزایش می یابد. به طوری که این افزایش سطح با افزایش حجم ذخیره از 5 میلیون مترمکعب به 25 میلیون متر مکعب سبب افزایش میزان تبخیر به 3 برابر حالت اول می گردد. به عبارت دیگر می توان اینگونه بیان نمود که با 5 برابر شدن حجم ذخیره در مخزن (تغییر حجم ذخیره از 5 به 25میلیون متر مکعب) و همچنین افزایش رسوب گذاری حجم تبخیر از سطح مخزن 3 برابر افزایش می یابد. بررسی ها نشان می دهد که تمامی روش ها اعم از بیش برآورد و یا کم برآورد، روند افزایشی تبخیر را با تغییر حجم ذخیره در طی سال های آبی ذکر شده به سبب افزایش سطح دریاچه در مخزن سد کارده نشان می دهند.

    نتیجه گیری

    روش جنسن-هیز به دلیل داشتن نزدیک ترین داده ها به تشت تبخیر و با کسب بیشترین امتیاز از مجموع امتیازات 9 شاخص ارزیابی خطا در برآورد تبخیر از بین 6 روش، به عنوان بهترین روش دمایی برآورد تبخیر در شرایط فقدان داده های اندازه گیری شده تبخیر از تشت در منطقه انتخاب گردید. روش هامون در برآورد مقادیر تبخیر، کم برآوردترین روش و روش استفن-استوارت بیش برآوردترین روش می باشد. افزایش رسوب گذاری در مخزن سد سبب ارتقاء تراز آب به رقوم بالاتر در مخزن می شود که این موضوع با توجه به هندسه باز بودن مخزن سد کارده، افزایش سطح دریاچه را به دنبال خواهد داشت و درنهایت سبب افزایش میزان تبخیر از سطح مخزن سد می شود.

    کلیدواژگان: برآورد تبخیر، روش های دمایی، شاخص های ارزیابی خطا، رسوب گذاری، سد کارده
  • حامد ارفع نیا، فرخ اسدزاده* صفحات 53-73
    سابقه و هدف

    رودخانه ها به عنوان راهروهای انتقال، مواد محلول و جامد فرسایش یافته از اراضی بالادست را به طرف دریاچه ها و تالاب ها منتقل می کنند. از این رو بررسی وضعیت رسوبات رودخانه ای از منظر شدت هوادیدگی، می تواند افق های نوینی در ارزیابی صحیح وضعیت اراضی بالادست، چرخه هوادیدگی و تاثیر فعالیت های انسانی بر محیط زیست داشته باشد. شاخص های هوادیدگی نظیر WIP و CIA به طور گسترده در مطالعات هوادیدگی خاک ها کاربرد دارند. با این حال دانسته ها در زمینه ی شدت فرآیند هوادیدگی رسوبات رودخانه ای در کشور محدوده بوده و پژوهش حاضر با هدف ارزیابی این دو شاخص در رسوبات رودخانه های مهم غرب حوضه ی دریاچه ارومیه و بررسی روابط احتمالی بین این شاخص ها و ویژگی های دانه بندی رسوبات صورت پذیرفته است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش 34 نمونه مرکب رسوب از هفت رودخانه مهم غرب دریاچه ارومیه شامل نازلوچای، شهرچای، باراندوزچای، گدارچای، مهابادچای، سیمینه رود و زولاچای برداشته شد. ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نمونه ها به روش های معمول آزمایشگاهی اندازه گیری شده و جهت تعیین ترکیب عنصری اکسیدهای اصلی نمونه های رسوب از آنالیز اسپکتروسکوپی فلورسانس اشعه X استفاده شد. کمی سازی مقادیر اکسیدها با کاربرد نرم افزار SUPERQ و واستجی از طریق نمونه های استاندارد بین الملی صورت گرفت. سپس شاخص های CIA و WIP محاسبه شد. آنالیز داده های بااستفاده از روش همبستگی و همچنین روش های تجزیه به مولفه هاب اصلی و خوشه بندی سلسله مراتبی صورت گرفت.

    یافته ها

    اکسیدهای سلیسیم، آلومینیوم و کلسیم سه ترکیب غالب در اغلب نمونه های رسوب بودند. نسبت مقدار SiO2 در نمونه ها به مقدار استاندارد آن در پوسته سطح زمین (UCC) برای تمامی نمونه ها کمتر از 1 و بین 57/0 و 84/0 بود که نشان دهنده عدم وقوع اثر رقت در فرآیند انتقال کانی ها است. بر اساس ترکیب اکسیدهای اصلی، نمونه های تمامی رودخانه ها دارای مشابهتی بیش از 65 درصد بوده و تنها رودخانه های گدار و باراندوز به دلیل اینکه مقادیر بیشتری MgO نسبت به سایر رودخانه ها داشتند تشابه کمتری با سایر رودخانه ها نشان دادند. مقدار CaO با SiO2، Al2O3 و Fe2O3 همبستگی معکوس و معنی داری نشان داد. (ضریب همبستگی بین 62/0- تا 67/0-، 001/0>P). دامنه شاخص های CIA و WIP در رسوبات به ترتیب بین 1/50 - 6/82 و 2/69 - 4/42 بود. هر دو شاخص دارای توزیع نرمال بوده ولی از بین این شاخص، شاخص WIP با معیارهای توزیع اندازه ذرات، بویژه قطر میانه همبستگی قویتری (84/0 = r و 001>P) از خود نشان داد. همبستگی شاخص CIA و معیارهای توزیع اندازه ذارت به رغم معنی دار بودن با رس و قطر میانه در مقاسیه با شاخص WIP ضعیف تر بود.

    نتیجه گیری

    مقادیر بالای SiO2 و Al2O3 در نمونه های رسوب نشان می دهد که رسوبات منطقه هوادیدگی شدید سیلیکاته قرار نگرفته اند. وزن بالای CaO در تجزیه به مولفه های اصلی به احتمال قوی نشان دهنده ترکیبات کلسیت در مواد مادری منطقه است. بر مبنای مقایسه شاخص های هوادیدگی، نمونه های بالادست و پائین دست رودخانه ها تفاوت آشکاری از نظر شدت هوادیدگی داشتند. با این حال فعالیت های انسانی از جمله احداث سد برای نمونه در رودخانه ی مهاباد سبب شده تا الگوی هوادیدگی در بالادست و پائین دست رودخانه تا حدودی دست خوش تغییر شود. منحنی A-CN-K برای نمونه های رسوب بیانگر روند موازی نمونه ها با محور A-CN بوده و حاکی از حذف کانی های سیلیکاته کلسیم و سدیم از مواد مادری است. هبستگی قوی و معنی دار قطر میانه رسوبات با شاخص های هوادیدگی به ویژه شاخص WIP نشان می دهد که شاخص قطر میانه در مقایسه با فراوانی ذرات اولیه، معیار مناسبتری برای ارزیابی شدت هوادیدگی رسوبات است.

    کلیدواژگان: رسوب، رودخانه، دریاچه ارومیه، شاخص هوادیدگی
  • کامران پروانک* صفحات 75-95
    چکیده
    سابقه و هدف
    یکی از گیاهانی که در فضای سبز مراکز صنعتی از دیر باز کاربرد گسترده ای داشته است چمن می-باشد. این گیاه نیاز آبی بالایی دارد. به دلیل کم آبی های سالیان اخیر از برخی گیاهان دارویی به عنوان گیاه پوششی جهت کاربرد در فضاهای سبز استفاده می گردد، زیرا این گیاهان علاوه بر مقاومت به شرایط نامساعد محیطی از نیاز آبی، تغذیه و نگهداری پائینی نسبت به چمن جهت کاربرد در فضای سبز برخوردار هستند. لیکن سازگاری و عملکرد آنها در هر منطقه به عوامل مختلفی از جمله اقلیم منطقه، شرایط فیزیکی و شیمیایی خاک، کیفیت آب، میزان و فواصل آبیاری و نوع گیاه بستگی دارد. بدین جهت تحقیق حاضر با هدف کلی ارزیابی سازگاری گیاه مریم گلی سهندی به تنش آبی و تعیین رژیم آبیاری مناسب جهت کاربرد آن در فضاهای سبز مراکز صنعتی طرح ریزی شد.
    مواد و روش ها
    این آزمایش در مزرعه تحقیقاتی شرکت فولاد مبارکه اصفهان انجام گرفت. بعد از آماده سازی مزرعه مطالعاتی، تیمارهای تحقیق شامل پنج دور آبیاری (2 (شاهد)، 4، 8، 12 و 16روزه) به عنوان فاکتور اصلی و2 گیاه مریم گلی سهندی و چمن (جهت مقایسه) به عنوان فاکتور فرعی در قالب طرح آماری کرت های خرد شده با طرح پایه بلوک کامل تصادفی در کرت هایی به ابعاد 5/1×5/1 متر در 3 تکرار در سال 1395 اجرا گردید. پس از استقرار گیاهان، تاثیر تنش آبیاری از طریق تیمارهای دور آبیاری اعمال شد. در پایان فصل تابستان از گیاهان کشت شده (برگ، ریشه و کل گیاه) نمونه برداری انجام گردید و برخی شاخص های رشد گیاهان در سه تکرار اندازه گیری شد. مقایسه میانگین ها به روش LSD با استفاده از نرم افزار MSTAT-C انجام شد.
    یافته ها
    نتایج تجزیه واریانس نشان داد، اثر دور آبیاری، گونه و نیز اثر متقابل آنها در سطح آماری 1 درصد بر تمامی صفات مورفولوژی و فیزیولوژی مورد مطالعه معنی دار بود. بر اساس نتایج مقایسه میانگین ها، افزایش دور آبیاری از 2 به 4، 8 و 16 روزه باعث کاهش معنی دار صفات مورد مطالعه در گیاه چمن گردید (pr<0.05). کمترین میزان درصد زنده مانی(5%)، سطح پوشش (5%)، امتیازدهی دیداری (10%)، سطح برگ (4%)، میزان نسبی آب برگ (9%) و شاخص کلروفیل (3%) در این گیاه در دور 16 روزه نسبت به تیمار شاهد مشاهده شد. لیکن کاهش این صفات در گیاه مریم گلی سهندی تا دور 16 روزه معنی دار نبود (pr>0.05). در این گیاه فقط دور آبیاری 16 روزه با سایر دورهای آبیاری کاهش معنی دار نشان داد که به ترتیب کمترین میزان برای صفات ذکر شده (60%)، (67%)، (66%)، (80%)، (68%) و (59%) می باشد. در گیاه چمن، میزان پرولین، نشت الکترولیت، نسبت وزن خشک ریشه به اندام هوایی و بلندترین طول ریشه با افزایش دور آبیاری به بیش از 2 روز در سطوح مختلف آبیاری افزایش معنی دار (pr<0.05) داشت. این صفات در دور آبیاری 16 روزه در این گیاه به ترتیب 7/4، 2/4، 3/2 و 6/2 برابر تیمار شاهد افزایش یافت. برای گیاه مریم گلی سهندی این افزایش تا دور 16 روزه معنی دار نبود و در دور 16 روزه این صفات به ترتیب 2/1، 2، 7/1 و 9/1 برابر تیمار شاهد افزایش نشان داد.
    نتیجه گیری
    با توجه به عدم کاهش معنی دار (pr>0.05) شاخص های مورد مطالعه برای گیاه مریم گلی سهندی در دورهای 4، 8 و 12 نسبت به تیمار شاهد، می توان نتیجه گرفت که رژیم آبیاری بهینه برای استفاده از این گیاه در فضاهای سبز، دور آبیاری 12 روز یکبار می باشد که در مقایسه با گیاه چمن با دور بهینه آبیاری 2روز یکبار باعث صرفه جویی درمصرف منابع محدود آبیاری می گردد. از این رو استفاده از گیاه مریم گلی سهندی جهت کاربرد در فضای سبز و جایگزین چمن در منطقه مورد مطالعه و سایر مناطق مشابه با اطمینان 95 درصد پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: واژه های کلیدی: درصد زنده مانی، امتیازدهی دیداری، میزان نسبی آب برگ، شاخص کلروفیل، پرولین
  • سید احسان فاطمی*، هیوا کوهی صفحات 97-115
    سابقه و هدف
    امروزه یکی از مشکلات موجود در کشور، کمبود آب می باشد و این مسئله، لزوم استفاده از یک مدیریت مناسب منابع آب را بیش از پیش آشکار می سازد. یکی از روش های استخراج قوانین بهره برداری از مخازن، روش برنامه ریزی پویای احتمالاتی (SDP) می باشد. در روش (SDP) یکی از مهم ترین عوامل برای رسیدن به جواب بهینه، نحوه گسسته سازی حجم مخزن و دبی های ورودی به مخزن می باشد. در این تحقیق، به منظور دستیابی به تعداد گسسته سازی بهینه حجم مخزن در روش برنامه ریزی پویای احتمالاتی، با در نظر گرفتن تابع هدف در سه حالت مختلف (0=α، 5/0=α و 1=α) و ثابت فرض نمودن تعداد کلاس دبی ورودی به مخزن، حالت های مختلفی از گسسته سازی حجم ذخیره به صورت 3، 5، 7 و 10 مورد بررسی قرار گرفته است. مواد و
    روش
    در این مطالعه، مدل برنامه ریزی پویای احتمالاتی به منظور تعیین کلاس بهینه حجم مخرن سد جامیشان در توابع هدف مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. با داشتن سری تاریخی جریان ورودی به سد جامیشان و حجم مفید مخزن، جریان ورودی با روش طول بازه های مساوی به 3 کلاس و حجم مخزن با روش موران به کلاس های 3، 5، 7 و 10 گسسته سازی شد. با تعریف تابع هدف به صورت حداقل سازی خسارات سیستم برای هر ترکیب از کلاس جریان و حجم مخزن (k,i) روش برنامه ریزی پویای احتمالاتی انجام شد. با دستیابی به سیاست پایا برای هر دوره، مقادیر رهاسازی، حجم جریان و حجم مخزن به صورت قطعی برای هر دوره محاسبه شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد در حالت 0=α که فقط تامین مجموع نیازهای پایاب سد مدنظر است، کلاس بهینه حجم مخزن برابر 7=k انتخاب شد که به ازای آن حداقل مقدار در حجم کمبود تامین مشاهده شد. چنانچه تابع هدف 1=α باشد (فقط حجم مخزن هدف)، در این حالت حجم مخزن بهینه برابر10=k است که به ازای آن اختلاف حجم مخزن از مقدار مطلوب () از حالت ثابت خارج شد و اولین تغییر کاهشی در آن مشاهده شد. تعیین کلاس بهینه حجم مخزن در حالت 1=α متاثر از نوع روش گسسته سازی حجم مخزن است که در روش های موران و کلاسیک با نتایج یکسان، k بهینه برابر 10 و در روش ساوارنسکی 7=k انتخاب شد. در حالت 5/0=α (دو هدف رهاسازی از مخزن و حجم مخزن هدف) حجم مخزن منتخب بر اساس تابع هدف برابر 10=k انتخاب شد.
    نتیجه گیری
    درشرایطی که تابع هدف فقط تخصیص و خروجی از مخزن است، کلاس بهینه حجم مخزن در نقطه ای اتفاق خواهد افتاد که میزان حجم کمبودها با افزایش کلاس بندی مخزن ثابت بماند. در این حالت با تقسیم بندی حجم مخزن به 7 کلاس میزان حجم کمبود ثابت شده و 7=k به عنوان کلاس بهینه انتخاب شد. در سناریوی دوم، نقطه ای به عنوان بهترین گسسته سازی از حجم مخزن انتخاب شد که بیش ترین نزدیکی را با حجم ذخیره مورد نیاز () داشت، لذا در این حالت کلاس بهینه حجم مخزن 10=k است. در سناریوی سوم، با انتخاب کلاس 10 برای حجم مخزن، دو هدف حداقل سازی حجم ذخیره و رهاسازی از مقادیر مطلوب بهتر رعایت شد و مقدار تابع هدف در کلاس 10 اولین تغییر کاهشی را از خود نشان داد.
    کلیدواژگان: واژه های کلیدی: برنامه ریزی پویای احتمالاتی، گسسته سازی حجم مخزن، بهره برداری مخزن، تابع هدف
  • امیر خسروی دهکردی، رسول میرعباسی نجف آبادی*، حسین صمدی بروجنی، احمدرضا قاسمی دستگردی صفحات 117-136
    سابقه و هدف

    مدیریت منابع آب بخصوص آب های زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت خاصی برخوردار است. یکی از موارد مهم در مدیریت بهینه منابع آب پیش بینی شرایط خشکسالی می باشد. آب های زیرزمینی بعنوان منبع اصلی تامین آب مصرفی در بخش های کشاورزی، صنعت و شرب در دشت بروجن محسوب می شود. از این رو، بررسی وضعیت خشکسالی منابع آب زیرزمینی در برنامه ریزی و مدیریت پایدار این منابع بسیار حائز اهمیت است. تاکنون روش های مختلفی توسط محققان برای پیش بینی انواع مختلف خشکسالی ها توسعه داده شده و مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از این روش ها پیش بینی وضعیت رطوبتی با زنجیره مارکف می باشد. در اغلب مطالعات پیشین در زمینه پیش بینی خشکسالی ها، از زنجیره مارکف مرتبه اول و دوم استفاده شده است. در پژوهش حاضر، خشکسالی های آب زیرزمینی در دشت بروجن در طی سال های 1364 تا 1394 مورد ارزیابی قرار گرفت و شرایط رطوبتی این دشت با استفاده از زنجیره مارکف مرتبه سوم پیش بینی شد.

    مواد و روش ها

    به منظور ارزیابی خشکسالی های آب زیرزمینی دشت بروجن مقادیر شاخص GRI در مقیاس های زمانی 1، 3، 6 و 12 ماهه محاسبه شد. بدین منظور، از آمار تراز آب زیرزمینی 13 چاه مشاهده ای در دشت بروجن در دوره 31 ساله (94-1364) استفاده شد. برای پیش بینی مقادیر شاخص GRI در ماه های آتی در دشت بروجن از روش زنجیره مارکف با مرتبه های اول، دوم و سوم استفاده گردید و عملکرد این مدل با روش جدول توافقی مورد ارزیابی قرار گرفت. بعد از تهیه جدول توافقی برای زنجیره مارکف مرتبه اول، دوم و سوم، مقادیر آماره های CSI، POD و FAR محاسبه شد. مقدار CSI برای دشت بروجن در مقیاس های زمانی یک، سه و شش و دوازده ماهه برای مدل مارکف مرتبه اول بترتیب برابر برابر 58/0، 50/0، 1 و 1، برای مدل مارکف مرتبه دوم در مقیاس های زمانی یک، سه و شش ماهه بترتیب برابر 45/0، 33/0 و 1 و برای مارکف مرتبه سوم در مقیاس های زمانی یک، سه و شش ماهه به ترتیب برابر 40/0، 38/0 و 1 بدست آمد که نشانگر مهارت متوسط روش پیشنهادی در مقیاس یک و سه ماهه پیش بینی شرایط رطوبتی و مهارت خوب آن در مقیاس شش ماهه پیش بینی شرایط رطوبتی بود. همچنین نقشه های پهنه بندی شاخص GRI در این دشت با انتخاب مناسب ترین روش درونیابی، ترسیم گردید.

    یافته ها

    نقشه پهنه بندی شاخص GRI در دشت بروجن نشان می دهد قسمت های میانی دشت اغلب با خشکسالی شدید مواجه شده است. مقایسه عملکرد مرتبه های مختلف زنجیره مارکف در پیش بینی شرایط رطوبتی دشت بروجن بر اساس آماره های CSI، POD و FAR نشان داد که روش زنجیره مارکف مرتبه اول از دقت بیشتری در پیش بینی مقادیر شاخص GRI در تمام مقیاس های زمانی برخوردار بوده است، لذا از آن می توان برای پیش بینی خشکسالی آب زیرزمینی دشت بروجن استفاده کرد.

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از بررسی شاخص GRI در دشت بروجن نشان داد که در دوره زمانی مورد بررسی، دوره خشکسالی آب زیرزمینی در سال 1387 شروع شده است. به طور کلی خشکسالی های شدیدی که در سال های اخیر به دلیل کاهش نزولات جوی رخ داده است، به همراه اضافه برداشت از چاه های موجود در دشت، منطقه را با بحران شدید کاهش سطح آب زیرزمینی مواجه کرده که کاهش کیفیت آب و فرونشست زمین را در پی دارد.

    کلیدواژگان: آبخوان بروجن، پیش بینی خشکسالی، خشکسالی آب زیرزمینی، زنجیره مارکف، شاخص GRI
  • امیرعباس کمان بدست*، حمیدرضا افشون، علیرضا مسجدی، محمد حیدرنژاد، امین بردبار صفحات 137-156
    سابقه و هدف
    برای عبور آبهای اضافی و سیلابها از سراب به پایاب سدها از سازه ای به نام «سرریز» استفاده می شود. سرریز باید سازه ای قوی، مطمئن و با کارآیی بالا انتخاب شود که هرلحظه بتواند برای بهره برداری آمادگی داشته باشد. سرریزهای پلکانی بعنوان گزینه ای مناسب برای اصلاح سرریزهایی که برای عبور دبی حداکثر محتمل با مشکل روبرو هستند مطرح می شوند. سرریز پلکانی متشکل از پله هایی است که از نزدیکی تاج سرریز شروع شده و تا پاشنه پایین دست ادامه دارند. با افزایش زبری، انرژی جریان عبوری از روی سرریز بصورت یکنواخت وپیوسته پراکنده می شود، و دیگر در پنچه سرریز نیازی به ایجاد تاسیسات کاهنده انرژی جریان نظیر حوضچه های آرامش (که انرژی در آن باید یکباره پراکنده شود) نخواهد بود و یا در صورت لزوم ابعاد این گونه سازه ها کاهش خواهد یافت.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق برای افزایش زبری از موانعی بر روی سرریز پلکانی استفاده شد که برای بیشتر کردن استهلاک انرژی آب استفاده می گردد. جهت بررسی آزمایشگاهی این تحقیق، از یک فلوم با قوس 90درجه در دانشگاه آزاد واحد اهواز استفاده شد و با انتخاب مدلهای مختلف موانع روی سریز پلکانی در سه شکل با سه طول و عرض متفاوت و همچنین استفاده موانع به صورت تکی و ترکیبی با 5 دبی متفاوت، جمعا 140 آزمایش انجام شد. پس از تحلیل نتایج مشخص گردید که در ترکیب سرریز پلکانی با موانع به ترتیب مثلثی، مستطیلی و ذوزنقه ای، باعث کاهش استهلاک و افت انرژی شد.
    یافته ها
    موانع مثلثی به طور متوسط باعث افزایش 15.9 درصدی استهلاک انرژی، موانع مستطیلی به طور متوسط باعث افزایش 13.7 درصدی استهلاک انرژی و موانع ذوزنقه ای به طور متوسط باعث افزایش 11.2 درصدی استهلاک انرژی نسبت به مدل شاهد شده اند. با افزایش طول و عرض موانع باعث افزایش استهلاک و افت انرژی شد. موانع در حالت دو پله بیشترین استهلاک انرژی و افت را داشته. با ترکیب موانع بر دو پله سرریز پلکانی به طور متوسط 14.4 درصد، در موانع به حالت تکی در پله اول به طور متوسط 5.8 درصد و موانع بر پله دوم 4.8 درصد افزایش استهلاک انرژی را نسبت به حالت شاهد دارد. با افزایش عدد فرود از 0.32 به 1.71 شاهد کاهش استهلاک و افت انرژی هستیم که به دلیل استغراق پله های زیر سطح آب و کاهش زبری پله ها و با افزایش شدت پدیده ورود هوا می باشد که در استهلاک انرژی تاثیر می گذارد. نتایج شبیه سازی با مدل ریاضی Flow-3D نزدیک به مدل فیزیکی می باشد و به طور متوسط تنها 6.3 درصد خطا دارد که قابل قبول می باشد.
    نتیجه گیری
    پس از تحلیل نتایج مشخص گردید که در ترکیب سرریز پلکانی با موانع به ترتیب مثلثی، مستطیلی و ذوزنقه ای، شاهد کاهش استهلاک و افت انرژی هستیم. همچنین مقایسه نتایج شبیه سازی و مدل فیزیکی نشان می دهد با افزایش عدد فرود نتایج شبیه سازی با مدل ریاضی Flow-3D انحراف کمتر با مدل فیزیکی پیدا می کندو به واقعیت نزدیکتر می شود.
    کلیدواژگان: موانع، سرریز پلکانی، استهلاک انرژی، مدل فیزیکی، Flow-3D
  • مهشید ماه صفت، نسرین قربان زاده*، محمد باقر فرهنگی، مریم خلیلی راد صفحات 157-175
    سابقه و هدف
    ضایعات صنعتی- کشاورزی حاصل از فرایندهای روغن کشی زیتون، یک مشکل عمده زیست محیطی برای بسیاری از کشورهای تولید کننده زیتون محسوب می شود. استفاده از این پسماندهای آلی مانند پسماند جامد زیتون می تواند برای بهبود شرایط خاک مفید باشد. فسفر عنصری ضروری پرمصرف برای رشد گیاه محسوب می-شود. باکتری های حل کننده فسفر برای انحلال فسفر از منابع نامحلول دارای اهمیت هستند. با توجه به تولید حجم زیاد پسماند جامد در کارخانه های روغن کشی زیتون به ویژه در استان گیلان و از سویی نیاز روزافزون به کودهای فسفر در کشاورزی، این پژوهش با هدف افزایش فسفر قابل دسترس پسماند جامد زیتون در حضور باکتری های سودوموناس حل کننده فسفر انجام شد. مواد و
    روش
    پسماند جامد از کارخانه روغن کشی (رودبار استان گیلان) تهیه شد. خاک لومی از لوشان از عمق 30-0 سانتی متری نمونه برداری شد. سودموناس بومی با توان انحلال فسفر بر روی محیط کشت اسپربر حاوی فسفر نامحلول، جداسازی و شاخص انحلال فسفر اندازه گیری شد. تیمارها شامل سه سطح پسماند جامد صفر (W0)، دو (W2) و چهار (W4) درصد و سه سطح باکتری شامل بدون باکتری (Pn)، سودوموناس بومی (Pi) و سودوموناس چائو به عنوان باکتری شاخص (Pch) در 11 زمان نمونه برداری بودند. نمونه های خاک با سطوح مختلف پسماند جامد مخلوط و با باکتری ها (106 سلول/گرم) تلقیح شدند و سپس در دمای 28 درجه سلسیوس و رطوبت 70 درصد گنجایش مزرعه ای نگهداری شدند. نمونه برداری در زمان های صفر، 2، 7، 14، 28، 42، 56، 86، 116، 146 و 176 روز انجام شد. pH، کربن آلی، تنفس پایه، کربن زیست توده میکروبی، فسفر قابل دسترس و فعالیت آنزیم فسفاتاز در نمونه های خاک اندازه گیری شد. آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل و در سه تکرار انجام شد. مقایسه میانگین داده ها با آزمون دانکن (p≤ 0.05) و تحلیل داده ها با نرم افزار SAS صورت گرفت.
    یافته ها
    پیامد تغییرات پسماند، باکتری و زمان و برهم کنش آن ها بر ویژگی های مورد مطالعه معنادار (p≤ 0.01) بود. مقایسه میانگین پیامد برهم کنش سطوح مختلف پسماند و باکتری نشان داد که با افزایش مقدار پسماند و فعالیت باکتری pH خاک کاهش یافت. بیشترین تنفس در تیمار پسماند 4 درصد و باکتری سودوموناس شاخص (W4Pch) مشاهده شد. با افزایش سطوح پسماند مقدار کربن آلی خاک نیز افزایش یافت و در تیمار W4Pch به 1/3 % رسید. بیشترین مقدار کربن زیست توده در تیمارهای دریافت کننده پسماند مشاهده شد. بیشترین فسفر قابل دسترس در تیمار پسماند 4 درصد و باکتری سودوموناس بومی (W4Pi) (1/99 میلی گرم بر کیلوگرم) و کمترین مقدار در تیمار بدون پسماند و بدون باکتری (W0Pn) مشاهده شد. فعالیت آنزیم فسفاتاز نیز با افزایش سطوح پسماند در تیمارهای دارای باکتری های سودوموناس افزایش یافت. نتایج پیامد برهم کنش پسماند در زمان نشان دهنده یک افزایش سریع و موقت در تنفس پایه در پاسخ به سطوح پسماند بود.
    نتیجه گیری
    تغییرات معناداری در تنفس پایه، کربن زیست توده و کربن آلی در خاک هایی که پسماند جامد را دریافت کرده بودند در مقایسه با خاک شاهد مشاهده شد. افزودن این پسماند همراه با باکتری های حل کننده فسفر سبب افزایش فعالیت آنزیم فسفاتاز (شاخصی از فعالیت میکروبی و معدنی شدن فسفر) در خاک شد. کاربرد تیمار باکتری به همراه پسماند جامد راه کاری است که علاوه بر بهبود ویژگی های زیستی خاک می تواند به افزایش قابلیت دسترسی به فسفر، کاهش مصرف کودهای فسفر و مدیریت پایدار این نوع از پسماندهای جامد منجر شود.
    کلیدواژگان: باکتری های حل کننده فسفر، تنفس، فسفاتاز، کربن آلی
  • پرستو شریفی*، مهدی شرفا، محمد حسین محمدی صفحات 177-194
    سابقه و هدف

    شور و سدیمی شدن خاک ها یکی از عوامل تخریب اراضی، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک جهان به شمار می رود. ایران نیز در منطقه ای خشک و نیمه خشک قرار دارد و خاک های شور- سدیمی مناطق وسیعی از ایران را پوشانده اند. با توجه به اینکه خاک های شور- سدیمی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی نامطلوبی دارند که باعث کاهش جذب عناصر غذایی توسط گیاهان و درنهایت افت رشد و عملکرد آن ها می گردد. کاربرد اصلاح کننده ها ازجمله مواد آلی، اغلب می تواند راهکاری مناسب در جهت اصلاح و بهبود باروری خاک های شور- سدیمی باشد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش خاک شور-سدیمی شاهد از منطقه ی نظرآباد کرج جمع آوری و با سه سطح 1، 3 و 5 درصد از کودهای گاوی، ورمی کمپوست و آزولا (به عنوان اصلاح کننده ی آلی) مخلوط شد. سپس تیمارها به مدت پنج ماه تحت انکوباسیون در دمای 20درجه سلسیوس و رطوبت ظرفیت مزرعه قرار گرفتند. ویژگی های شیمیایی و فیزیکی اصلی خاک شاهد، کودها و نیز برخی ویژگی های شیمیایی و هیدرولیکی تیمارها قبل و بعد از انکوباسیون، مورد ارزیابی قرار گرفتند.

    یافته ها

    قابلیت هدایت الکتریکی خاک شاهد 13.09 دسی زیمنس بر متر و نسبت جذب سدیم آن 23.02 به دست آمد. بعد از دوره ی انکوباسیون، تیمار 5 درصد آزولا و ورمی کمپوست در پایین ترین سطح شوری قرار داشتند. کاهش پ هاش در تیمارها عمدتا غیرمعنی دار بود. بیشترین دامنه تغییرات نسبت جذب سدیم مربوط به تیمار 5 درصد کود گاوی با تفاوت غالبا معنی دار نسبت به تمامی تیمارها بود. به استثنای حالت رطوبت اشباع، تفاوت چندانی میان مقدار رطوبت در یک مکش معین در تیمارهای مختلف مشاهده نشد. در طول دوره ی انکوباسیون میزان کل خلل و فرج در تمامی تیمارها، به طور معنی داری کاهش یافت. این کاهش در خلل و فرج متوسط در تمامی تیمارها به طور معنی دار مشاهده شد، بیشترین کاهش معنی دار در تیمار 5 درصد کود گاوی رخ داده است. این در حالی است که بعد از دوران انکوباسیون، بالاترین درصد خلل و فرج متوسط، در سطح 5 درصد کود ورمی کمپوست مشاهده شد. با توجه به اینکه بخش اعظم آب قابل دسترس گیاهان، در خلل و فرج متوسط قرار دارد، افزودن کود ورمی کمپوست در سطح 5 درصد به خاک شور-سدیمی می تواند شرایط بهینه ای را جهت رشد گیاه در خاک به وجود آورد.

    نتیجه گیری

    بعد از دوران انکوباسیون کاهش شوری و پ هاش و افزایش نسبت جذب سدیم در اکثر تیمارها دیده شد. در ادامه کاهش خلل و فرج درشت و متوسط مشاهده شد که کاهش ضریب آبگذری اشباع را در تیمارها در پی داشت. با توجه به یافته های مذکور، کود گاوی در سطح یک درصد تقریبا بی تاثیر بر روی ویژگی های خاک و در سطوح بالاتر سبب افت کیفیت و شرایط خاک شور-سدیمی از نظر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی شد. در حالی که کود ورمی کمپوست در سطح پنج درصد با اصلاح مناسب خاک شور- سدیمی از نظر ویژگی های شیمیایی و هیدرولیکی، برتری خود را در بین این سه کود نشان داد و بعد آن، کود آزولا در سطح سه درصد در اولویت قرار گرفت.

    کلیدواژگان: اصلاح خاک شور- سدیمی، انکوباسیون، مواد آلی، ویژگی های خاک
  • رحمت اله رنجبر*، ابراهیم سپهر، عباس صمدی، محسن برین، بهنام دولتی صفحات 195-210
    چکیده
    سابقه و هدف
    پتاسیم نقش حیاتی در افزایش عملکرد و کیفیت توتون (Nicotiana tabacum) از جمله به سوزی برگ توتون دارد. پتاسیم در خاک به ترتیب کاهش قابلیت استفاده برای گیاه شامل بخش های محلول، تبادلی، غیرتبادلی و ساختمانی می باشد. قابلیت استفاده پتاسیم به تقابل دینامیکی اشکال مختلف پتاسیم در خاک بستگی دارد که درک این دینامیک، سبب بهبود مدیریت حاصلخیزی خاک می شود. استفاده از رابطه کمیت- شدت پتاسیم و پارامترهای آن یکی از روش های تعیین وضعیت پتاسیم خاک جهت مدیریت مصرف کود می باشد. این تحقیق به منظور بررسی وضعیت شکل های مختلف پتاسیم و پارامترهای روابط کمیت- شدت پتاسیم جهت تعیین علل پایین بودن پتاسیم برگ توتون در شمال غرب ایران انجام شد.
    مواد و روش ها
    نمونه خاک از 30 مزرعه توتون منطقه شمال غرب کشور تهیه شد. آزمایشات جذب به صورت بچ در سری غلظتی پتاسیم 200-0 میلی گرم بر لیتر در محلول 01/0 مولار کلریدکلسیم انجام گرفت. پارامترهای کمیت- شدت از جمله ظرفیت بافری بالقوه پتاسیم، نسبت فعالیت پتاسیم در نقطه تعادل، انرژی آزاد تبادلی پتاسیم، مقدار پتاسیم به سهولت قابل تبادل و مقدار پتاسیم به سختی قابل تبادل از منحنی های کمیت- شدت محاسبه شد. پتاسیم محلول، تبادلی، غیرتبادلی و ساختمانی در نمونه های خاک اندازه گیری شد و روابط آن با پارامترهای کمیت-شدت و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک بررسی گردید.
    یافته
    میانگین پتاسیم محلول، تبادلی و غیرتبادلی خاک ها به ترتیب 23 (با دامنه 10 تا 118)، 207 (با دامنه تغییر 64 تا 511) و 569 (با دامنه 443 تا 690) میلی گرم بر کیلوگرم بود. شکل های مختلف پتاسیم به غیر از پتاسیم محلول با همدیگر و با درصد رس خاک همبستگی مثبت و معنی داری داشتند. میانگین ظرفیت بافری پتاسیم برابر 2/10 سانتی مول بر کیلوگرم بر مجذور مول بر لیتر، میانگین نسبت فعالیت پتاسیم در نقطه تعادل برابر 00476/0 مجذول مول بر لیتر، میانگین انرژی آزاد تبادلی پتاسیم برابر 2/3364- کالری بر مول، میانگین پتاسیم به سهولت قابل تبادل برابر 0320/0 سانتی مول بر کیلوگرم و میانگین پتاسیم به سختی قابل تبادل برابر 46/0 سانتی مول بر کیلوگرم بود. رابطه پتاسیم محلول با پتاسیم تبادلی مثبت (r=0.42*) و با مقادیر pH (r = -0.37*) و درصد کربنات کلسیم معادل (r = -0.41*) منفی بود.
    نتیجه گیری
    همبستگی معنی دار مقادیر پتاسیم تبادلی با پتاسیم محلول و درصد رس در خاک های مورد مطالعه، ممکن است به دلیل تخلیه پتاسیم تبادلی در خاک ها باشد که سبب کاهش میانگین پتاسیم در برگ توتون منطقه مورد مطالعه شده است. همبستگی مثبت و معنی دار بین مقادیر شکل های تبادلی، غیرتبادلی و ساختمانی پتاسیم نشان داد که بخشی از شکل های غیرتبادلی و ساختمانی پتاسیم می تواند طی دوره رشد، برای گیاه قابل استفاده باشد. برای ارتقاء غلظت پتاسیم برگ منطقه، لازم است خصوصیات خاک از جمله درصد و نوع رس با استفاده از روابط کمیت- شدت در توصیه کودی پتاسیم لحاظ گردد.
    کلیدواژگان: پتاسیم خاک، توتون، رابطه کمیت به شدت، تخلیه پتاسیم
  • حمزه احمدی، یحیی اسماعیل پور*، عباس مرادی، حمید غلامی صفحات 221-224
    سابقه و هدف
    بیابان‏زایی فرایند و وضعیت نهایی تخریب مناطق خشک است. این فرایند با دامنه اثرگذاری در بیش از 100 کشور، زندگی حدود 1 میلیارد نفر از مردم جهان را تحت تاثیر خود قرار داده و نتیجه تعامل های پیچیده در بین عوامل مختلفی همچون تغییرات اقلیمی و فعالیت های انسانی است. هدف از تحقیق حاضر، پیش بینی اثرات اجرای سناریوهای مدیریتی و اقلیمی بر پدیده بیابان زایی با استفاده از رویکرد مدل سازی پویایی سیستم در حوضه آبخیز جازموریان واقع در استان های کرمان و سیستان و بلوچستان است.
    مواد و روش ها
    اطلاعات موردنیاز و داده های پایه جمع آوری شده و عوامل بیابان زایی براساس تحقیقات قبلی و بازدیدهای میدانی شناسایی شدند. در مرحله بعد، نمودارهای مرجع ترسیم شده، روابط علی - معلولی و بازخوردها مشخص و مدل مفهومی بیابان زایی حوضه آبخیز جازموریان ارائه شد. نمودار ذخیره- جریان از مدل مفهومی استخراج و در نرم افزار ونسیم ترسیم گردید. صحت سنجی مدل با آزمون های حدی مدل انجام گرفت. براساس سناریوهای مدیریت پوشش گیاهی و اقلیمی مدل اجرا گردید و خروجی های نظیر هر سناریو با وضعیت موجود مقایسه شد.
    یافته ها
    نتایج تحقیق نشان داد که عامل خاکی با درجه اهمیت 73/1 موثرترین عامل در بیابان زایی حوضه جازموریان است. شاخص حساسیت پذیری بیابان زایی با درجه اهمیت برابر 37/1 در کلاس بحرانی قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل سناریوهای مورد بررسی در یک دوره 30 ساله نشان داد که با هدف کاهش شاخص حساسیت پذیری بیابان زایی، سناریوهای تغییر سیاست و مدیریت (1)، مدیریت پوشش گیاهی (18/1 و 25/1) و تغییر اقلیم (25/1) به ترتیب به عنوان سناریوهای برتر شناسایی شدند.
    نتیجه گیری
    یافته های نتایج نشان داد که متوسط وزنی ارزش کمی شدت بیابان زایی برای وضعیت فعلی بیابان زایی بر اساس چهار معیار مورد بررسی 37/1 به دست آمد که با مقایسه این مقدار با جدول ایسس ، کلاس شدت بیابان زایی برای کل منطقه بین شکننده تا بحرانی (الف) برآورد می گردد. با بررسی نتایج حاصل از اجرای سناریوهای مدیریت پوشش مشاهده می شود که اگر 10 و 20 درصد تغییر در پوشش گیاهی و پوشش حفاظتی در برابر فرسایش رخ دهد، شاخص حساسیت پذیری بعد از 30 سال به ترتیب به حدود 25/1 و 18/1 خواهد رسید که این نشان از اهمیت مدیریت پوشش در برابر مقابله با بیابان زایی به ویژه در حوضه آبخیز جازموریان دارد. همچنین اقدامات مدیریتی در منطقه موردمطالعه می توانند روند بیابان زایی را متوقف و وضعیت موجود را به سوی بهبودی سوق دهند. به طورکلی، مدل پویایی سیستم به عنوان یکی از رویکردهای تلفیق در ارزیابی حساسیت پذیری بیابان زایی حوضه جازموریان کارایی بالایی دارا می باشد و برای افزایش فهم ذینفعان از روابط علی و معلولی و بازخوردهای سیستم سودمند است.
    کلیدواژگان: آزمون های حدی، حوضه آبخیز جازموریان، سناریوهای مدیریتی، شاخص حساسیت پذیری بیابان زایی
  • علی باریکلو، مسلم ثروتی*، محمدصادق علیائی صفحات 225-238
    سابقه و هدف
    در علوم خاک، برای ارزیابی درجه سدیمی بودن خاک از دو ویژگی مهم نسبت جذب سدیم و درصد سدیم تبادلی استفاده می شود. برای اندازه گیری درصد سدیم تبادلی، اندازه گیری ظرفیت تبادل کاتیونی ضروری است که اندازه گیری آن وقت گیر، پرهزینه و همراه با خطا است. به منظور تخمین غیر مستقیم درصد سدیم تبادلی، استفاده از ویژگی های زودیافت خاک بسیار بهینه و اقتصادی تر می باشد. تحقیقات نشان داده اند که بین درصد سدیم تبادلی و نسبت جذب سدیم رابطه وجود دارد. بنابراین، از نسبت جذب سدیم می توان برای پیش-بینی درصد سدیم تبادلی استفاده کرد. به همین دلیل تلاش های زیادی برای تخمین درصد سدیم تبادلی با استفاده از پارامتر های زودیافت خاک انجام شده است. هدف از این تحقیق، توسعه مدل کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین برای تعیین درصد سدیم تبادلی با استفاده از نسبت جذب سدیم درخاک های شهرستان بناب در استان آذربایجان شرقی است.
    مواد و روش ها
    در تحقیق حاضر، 209 نمونه خاک با استفاده از روش شبکه بندی منظم (250 × 250) از غرب شهرستان بناب برداشته شد. این محدوده 1300 متر بالاتر از سطح آزاد دریاهای آزاد بوده و با آب و هوای نیمه خشک در شمال غرب ایران واقع شده است. سپس برخی از خواص شیمیایی خاک مانند Na+ ،Ca2+ ،Mg2+، SAR و ESP نمونه های خاک با استفاده از روش های آزمایشگاهی اندازه گیری شد. سپس، دو مدل کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین برای تخمین درصد سدیم تبادی از نسبت جذب سدیمی توسعه داده شد .تخمین-گر OLS، تابع خطی از مقادیر متغیر وابسته بوده که با استفاده از وزن های یک تابع غیر خطی از مقادیر متغیرهای مستقل عمل می کند .بنابراین، تخمین گر OLS وابسته به نحوه استفاده از مقادیر متغیر وابسته است، صرف نظر از اینکه چگونه از مقادیر مستقل استفاده می کند . شبکه بیزین نیز یک مدل گرافیکی احتمالی است که مجموعه ای از متغیرها و وابستگی های مشروط را از طریق یک نمودار آسیکلیک هدایت-شده (DAG) نشان می دهد. این شبکه یک گراف جهت دار غیرمدور است که مجموعه ای از متغیرهای تصادفی و نحوه ارتباط مستقل آنها را نشان می دهد. در واقع شبکه های بیزین می توانند مشکلات تصمیم گیری را در حین عدم اطمینان حل کنند.
    یافته ها
    ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطا مدل ESP-SAR با روش های کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین به ترتیب 99/0، 71/0 و 98/0، 63/1 برآورد گردید. بر اساس نتایج آماری فوق هر دو مدل قابل قبول هستند. برای مقایسه مقادیر ESP خاک با استفاده از مدل خاک ESP-SAR با مقادیرESP اندازه گیری شده با استفاده از روش آزمایشگاهی، از آزمون t استفاده شد .نتایج آزمون t نشان داد که تفاوت بین مقادیر ESP خاک تخمینی توسط مدل ها و مقادیر اندازه گیری شده با روش های آزمایشگاهی از لحاظ آماری معنی دار نبود (P> 0.05). بنابراین، مدل های ESP-SAR توسعه یافته می تواند یک روش آسان، اقتصادی و کوتاه برای ارزیابی ESP خاک ارائه دهد. شاخص GMER همچنین تخمین کم دو روش را مورد ارزیابی قرار داد.
    نتیجه گیری
    نتایج مطالعه حاضر نشان داد که مدل های کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین به عنوان مدل های ریاضی بین متغیرهای ورودی و خروجی می توانند درصد سدیم تبادلی را با محدودیت های قابل قبول پیش بینی کنند. همچنین روشOLS نسبت به BS به دلیل ضریب تبیین بالا و ریشه میانگین مربعات خطای کم از کارایی بیشتری برخوردار است.
    کلیدواژگان: بناب، ویژگی های زود یافت، مدل سازی، خاک های سدیمی
  • حامد مازندرانی زاده*، جواد پیاده کوهسار، سید محمد کاظم صدر صفحات 239-250
    سابقه و هدف

    بهره برداری بهینه از سیستم های منابع آب و تدوین قوانین و سیاست های مناسب بهره برداری از مخازن در سال های اخیر موردتوجه کارشناسان منابع آب قرارگرفته و تحقیقات گسترده ای برروی آن ها انجام شده است. هرچند در این زمینه پیشرفت های زیادی به لحاظ استراتژی های حل مسئله و ابزارهای محاسباتی به وجود آمده است، اما مسئله بهینه سازی بهره برداری از یک سیستم چندمخزنه به دلیل تاثیرات بهره برداری مخازن بالادست بر ورودی های مخازن پایین دست، از پیچیدگی های زیادی برخوردار است. روش های بهینه سازی معمول به دلیل قیدهای زیاد، فضای ناپیوسته و ماهیت غیرخطی مسائل مدیریت منابع آب، ابزار مناسبی برای حل این گونه مسائل نیستند، به همین دلیل الگوریتم های بهینه سازی فرا ابتکاری موردتوجه محققین قرارگرفته است. هدف از این تحقیق بررسی و مقایسه نتایج حاصل از به کارگیری روش های GA و PSO در بهره برداری بهینه از سیستم چندمخزنه سدهای گلستان و بوستان واقع در حوضه آبریز گرگان رود با استفاده از شاخص اعتمادپذیری در شرایط تغییر اقلیم است.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق عملکرد الگوریتم های ژنتیک و ازدحام ذرات در حل مساله بهینه سازی بهره برداری از سیستم چند مخزنه شامل سدهای بوستان و گلستان واقع در حوضه آبریز گرگان رود مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. بررسی آمار جریان ورودی به مخزن دو سد در سال آبی 94-93 نشان می دهد که در اثر تغییر اقلیم ورودی سالانه به سدهای بوستان و گلستان به ترتیب 17% و 60% کاهش یافته است. الگوریتم ژنتیک عبارت از یک جستجوی چندجانبه موازی و هدایت شده بر اساس نظریه تکامل است. عملگرهای الگوریتم GA شامل انتخاب، پیوند و جهش است که به ترتیب از آنها استفاده شده تا نسل بعد به وجود آید. در الگوریتم بهینه سازی PSO بر مبنای حرکت جمعی پرندگان و ماهی ها، تعدادی ذره در فضای جستجو پخش شده و مقدار تابع هدف، متناسب با موقعیت هر ذره محاسبه می شود. سپس با استفاده از ترکیب اطلاعات فعلی محل ذرات و بهترین محل که قبلا در آن بوده اند موقعیت جدید ذرات محاسبه می شود.

    یافته ها

    بهترین جواب الگوریتم PSO در طی 10 بار اجرا 95/909 و بدترین جواب برابر 53/930 به دست آمد، درحالی که بهترین پاسخ الگوریتم GA در طی 10 بار اجرا 17/931 و بدترین آن 32/957 بوده است. مقایسه میانگین جوابها نیز حکایت از برتری 3 درصدی جوابهای الگوریتم PSO نسبت به GA دارد.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان می دهدالگوریتم PSO از عملکرد بهتری در مقایسه با GA برخوردار است، به نحوی که مقایسه نتایج نشان می دهد الگوریتم بهینه سازی PSO با اعتماد پذیری 38/49 درصد از عملکرد مناسبتری در استخراج منحنی فرمان بهره برداری از سیستم چندمخزنه بوستان- گلستان ارائه نموده است.

    کلیدواژگان: اعتمادپذیری، الگوریتم های فرا ابتکاری، مدیریت منابع آب، خشکسالی
  • فرشته ولی وند*، همایون کتیبه صفحات 251-261
    چکیده
    سابقه و هدف
    امروزه استفاده از مدل ها برای به تصویرکشیدن واقعیات و درک بهتر آن ها و همچنین اتخاذ تصمیمات درست در مورد پدیده ها، بسیار متداول است. یکی از این مدل ها، مدل شبیه سازی جریان آب زیرزمینی است که توسط متخصصان در بسیاری از کشورها استفاده می شود و دقت و صحت نتایج آن ها نیز ثابت شده است. هدف از این مطالعه، ارزیابی تاثیر طرح های مدیریتی فعلی آبخوان و حوضه ی آبریز رودخانه ی جاجرود بر تغییرات سطح ایستابی آبخوان آزاد و سطح پیزومتریک آبخوان محصور، با استفاده از مدل سازی عددی است. با استفاده از مدل های عددی، می توان نحوه ی واکنش آبخوان نسبت به برداشت و تغذیه ی آبخوان، با روند حاکم یا سناریوهای مختلف مدیریتی را پیش بینی کرد.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه، رفتار هیدرولیکی آبخوان دشت ورامین با استفاده از کد Modflow از نرم افزار GMS در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار شبیه سازی شد. پس از واسنجی مدل، ضرایب هیدرودینامیکی تصحیح شدند و سپس با استفاده از مدل به دست آمده، رفتار کمی آبخوان برای سال های آینده، برای دو سناریوی مدیریتی، پیش بینی شد. سناریوی اول بیانگر شرایط کمی فعلی آبخوان ورامین است. بدین معنا که ورودی آب از رودخانه جاجرود به دشت ورامین ادامه یابد بدون آنکه آبی از تصفیه خانه فاضلاب جنوب تهران، به دشت وارد شود. سناریوی دوم، بیانگر وضعیت آبخوان در صورت تحقق برنامه ریزی های انجام شده توسط ارگان های مربوطه است. در این سناریو، مقادیر تخصیص یافته از خروجی تصفیه خانه ی فاضلاب جنوب شرق تهران وارد منطقه ی دشت ورامین می شود ولی به دلیل اجرای سد مخزنی ماملو، بخش قابل توجهی از منابع آب سطحی رودخانه-ی جاجرود وارد دشت نخواهد شد.
    یافته ها
    در نقشه های خروجی از سناریوی اول (روند فعلی)، وضعیت افت سطح آب زیرزمینی همانند سال های پیشین ادامه دارد، ولی در سناریوی دوم با توجه به بهره گیری از آب خروجی از تصفیه خانه ی فاضلاب تهران و علی رغم قطع آب ورودی رودخانه جاجرود به دشت، از نرخ افت سطح آب زیرزمینی آبخوان کاسته خواهد شد هرچند این افت کماکان ادامه دارد. مقایسه ی اجرای مدل در سناریوی اول و دوم نشان می دهد که با اجرای طرح های برنامه ریزی شده، بخشی از مشکلات کمی آبخوان به ویژه در نواحی شمالی دشت کاهش خواهد یافت، به گونه ای که در برخی از مناطق شمالی دشت، از افت آب زیرزمینی مورد انتظار در روند جاری تا سال 1420 (نتایج حاصل از سناریوی اول)، حدود 30 الی 40 متر کاسته شده است. در سناریوی دوم همچنان بیلان آب زیرزمینی دشت منفی است به گونه ای که سالانه حدود 100 میلیون مترمکعب از ذخیره ی آبخوان کاهش می یابد.
    نتیجه گیری
    نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در هر دو سناریوی مورد نظر (سناریوی اول، روند فعلی و سناریوی دوم، پس از اجرای طرحهای در دست اجرا)، بیلان آب زیرزمینی دشت منفی بوده و روند افت سطح ایستابی ادامه خواهد داشت، اما از سرعت افت سطح ایستابی در سناریوی دوم، نسبت به سناریوی اول، کاسته خواهد شد. بنابراین می توان گفت که به منظور توقف روند افت سطح آب در آبخوان دشت ورامین، می بایستی علاوه بر طرح ورود آب از تصفیه خانه ی فاضلاب تهران به دشت ورامین، تغذیه ی آبخوان دشت از رودخانه ی جاجرود (به عنوان اصلی ترین منبع تغذیه ی طبیعی آبخوان) همچنان ادامه یابد.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، آبخوان دشت ورامین، سناریوی مدیریتی، مدل سازی عددی
  • علی اکبر شکوهیان*، شهریار عینی زاده، حامد نظری، اکبر قویدل صفحات 263-268

    چکیده

    سابقه و هدف

    افزایش مصرف کود های شیمیایی به منظور افزایش عملکرد محصول می تواند به مرور زمان اثرات مخربی بر خاک و محیط زیست داشته باشد و کاهش مصرف این نوع کودها در کشاورزی پایدار ضروری می باشد. کود زیستی EM حاوی گونه های انتخاب شده از ریزموجوداتی شامل جمعیت های غالب باکتری های اسیدلاکتیک و مخمر ها و تعداد کمی از باکتری های فتوسنتز کننده، اکتنومیست ها می باشد که با یکدیگر سازگارند. این ریزموجودات موجب بهبود ساختمان خاک، مدیریت مواد آلی و تکمیل چرخه عناصر شده و می تواند وابستگی به کودها و سموم شیمیایی را کاهش دهد. افزایش فعالیت پروتئینها و ظرفیت فتوسنتزی گیاه، افزایش رشد گیاه، توسعه ریشه ها، گلدهی، میوهدهی و رسیدن میوه، بهبود دسترسی مواد غذایی و جذب بهتر آن توسط گیاه از فواید مصرف این کود زیستی می باشد. این پژوهش با هدف بررسی اثرات کاربرد نیتروژن با منبع کود اوره و کود زیستی EMبر میزان جذب عناصر مغذی توسط برگ و عملکرد توت فرنگی رقم پاروس انجام گردید.

    مواد و روش ها

    این آزمایش به صورت کرت های دوبار خرد شده و بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی و با سه تکرار در محوطه دانشگاه محقق اردبیلی طی سال های 95-1394 اجرا شد. تیمارها شامل نیتروژن به صورت کود اوره در سه سطح (50، 100 و 150 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص) و کود زیستی EM با دو روش استفاده (محلول پاشی و خاکی همراه با آب آبیاری) در غلظت های 0،1، 2 و 3 درصد بود. در این پژوهش عناصر نیتروژن، پتاسیم، فسفر، منیزیم، کلسیم، منگنز، منیزیم و آهن برگ و همچنین میزان عملکرد میوه اندازه گیری شد.داده های مربوط به این پژوهش با استفاده از نرم افزار آماری SAS تجزیه شده و مقایسه میانگین تیمارها نیز با آزمون LSD در سطح احتمال 5 درصد صورت گرفت. شکل‎ها نیز با استفاده از نرم افزار Excel Microsoft رسم شد.

    یافته ها

    با توجه به نتایج حاصل، کاربرد کود EM اثر معنی دار و مثبتی بر تمام صفات اندازه گیری داشت. تیمار 2 درصد EM با 04/2 درصد بیشترین میزان و گیاهان شاهد با 42/1 درصد کم ترین میزان نیتروژن برگ را داشتند. بیشترین میزان فسفر با مقادیر 99/1، 93/1 و 67/1 میلی گرم در کیلوگرم به ترتیب با تیمارهای 2، 1 و 3 درصد بدست آمد و برگ گیاهان شاهد با 26/1 میلی گرم در کیلوگرم فسفر کم ترین میزان را داشتند. میزان پتاسیم در سطح 1 درصد 18/46، در سطح 2 درصد 95/45 و در سطح 3 درصد 86/44 میلی گرم در کیلوگرم بود که در یک گروه آماری بودند و گیاهان شاهد کمترین میزان پتاسیم را دارا بودند. همین روند افزایشی در عناصر کلسیم، آهن، روی و منگنز نیز مشاهده گردید. بیشترین عملکرد میوه در گیاهان تیمار شده با غلظت 2 درصد و 3 درصد EM (به ترتیب با 2/185 و 75/176 گرم در بوته) بدست آمد. میزان نیتروژن برگ های گیاهان تیمار شده با 150 کیلوگرم کود اوره با میزان 09/2 درصد بیشتر از سایر غلظت ها بود. میزان عناصر پتاسیم، فسفر، روی و منگنز در برگ و عملکرد گیاهان تیمار شده با سطح 100 کیلو گرم در هکتار بیشتر از دیگر سطوح کود اوره بود. براساس نتایج حاصل از مقایسه میانگین ها کاربرد کود اوره 100 کیلوگرم در هکتار به همراه EM تیمارهای 2 و 3 درصد به ترتیب با 141 و 139 گرم در کیلوگرم بیشترین میزان منیزیم را در برگ ها حاصل نمودند.

    نتیجه گیری

    به طور کلی می توان نتیجه گرفت که کاربرد کود زیستی EM با هر دو روش محلول پاشی و خاکی می تواند سبب بهبود رشد گیاه، عملکرد محصول و جذب عناصر غذایی توسط ریشه و برگ توت فرنگی گردد. بهترین و مناسب ترین غلظت نیتروژن به لحاظ عملکرد میوه و میزان عناصر برگ با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش 100 کیلوگرم در هکتار می باشد.

    کلیدواژگان: باکتری های فتوسنتز کننده، ریزموجودات، عناصر مغذی، مخمر، نیتروژن
|
  • Mehdi Jamei *, Iman Ahmadianfar, Ali Raeisi Isa Abadi Pages 1-27
    Abstract
    Background and Objectives
    The numerical modeling of the immiscible flows in the porous media is one of the issues which have always been considered by researchers due to their application in the monitoring of the groundwater pollutions, water and oil behavior in the petroleum reservoirs and hydrology sciences. In this study, we present a two-dimensional discontinuous Galerkin numerical model of immiscible flows in a porous media using the high order implicit pressure-explicit saturation (IMPES) strategy for governing equations. Here, the primary unknowns are wetting phase-pressure and saturation. In this hybrid numerical scheme, for the first time we developed the second-order Lax-Wendroff method to solve the water saturation equation which is considered as the main novelty of this paper.
    Materials and Methods
    For the numerical modeling of immiscible groundwater pollutions, it has been utilized the local conservative discontinuous Galerkin scheme as the spatial discretization. The backward Euler and second-order Lax-Wendroff scheme are applied as temporal discretization for pressure and saturation equations respectively. Also, we stabilized the exchanging numerical flux and used projection of the velocity field in the H (div) vectorial interpolation space for improvement of results at the heterogeneities.at the end of each time step, non-physical oscillations omitted using modified Chaven-Jaffre slope limiter and the results are stabilized.
    Results
    The second-order Lax-Wendroff scheme based on the Taylor expansion and the high order time derivatives is comparable with conventional IMPES strategy schemes such as multi stage Runge-kutta Method (RKDG) while has less computation cost than multi stage schemes. However, the time step size and the Courant number have some restrictions with respect to the explicit solving of the saturation equation.
    Conclusion
    In order to validation of the model, the Buckley-Leverett benchmark problem is considered. The results of the developed model are compared with of other authors and a good agreement is observed between them. Also, model efficiency and ability have been evaluated with two test cases for high heterogeneous aquifers. Also employing various techniques improved the discontinuities resolution in highly heterogeneous media. Numerical models showed good non-oscillatory resolution of saturation around the less permeable subdomains and frontal interface between the wetting and nonwetting phases. In this study, the penalty parameter varies between 50 and 100. In SWIP version of DG method, the penalty parameter should be chosen greater than 50 while in OBB-DG method zero values could be allocated. The sensitivity analysis of the model has been considered for various effective parameters in modeling.
    Keywords: Immiscible Flows, Lax-Wendroff Scheme, Interior Penalty, Unstructured Elements, Implicit pressure-explicit saturation
  • Abolfazl Mosaedi *, Maryam Yazdan Parast, Mohammad Hosein Mahmudy Gharaie, Saeid Reza Khodashenas, Ali Golkariyan Pages 29-51
    Background and Objectives

    Nowadays water scarcity has become one of the most important problems in many communities. Construction of dams and water storage to provide part of the required water and flood control is one of the ways to coexist with problems caused by Water scarcity, flood or drought. Evaporation of lakes, reservoirs and ponds surfaces in the optimal utilization of water resources is highly effective. The evaporation of surface waters, usually in dry areas, especially in areas where heat transfer horizontal flow there is significantly will be greater than the wet areas. On the other hand, over time, the rate of sedimentation in the reservoir will increase. One of the problems of sedimentation is changes in the geometry of the reservoir and dam lake level rise to different amounts per storage volume. This in turn leads to increased evaporation due to rising levels of Lake dam. So the main purpose of this research is estimate the rate of evaporation from the lake and choose the most appropriate method for estimating evaporation from the surface of the lake and also determine the effect of sedimentation on evaporating from the surface of the lake of dam.

    Materials and Methods

    In order to estimate the rate of evaporation from the Kardeh lake, first by using 6 thermal evaporation method such as Jensen-Haise, Hamon, Estefen- Stewart, Papadakis, Abtew and Turc evaporation rate was estimated in monthly, quarterly and annual scale. Then these values were compared with data from pan evaporation, using nine indicators evaluate errors. Also to determine the impact of sedimentation on the evaporation of the lake of this dam, According to the Hydrographs that was conducted in the years 1375-1376, 1382-1383 and 1387-1388, reservoir levels per amount of storage volume (5 scenario includes volumes 5, 10, 15, 20 and 25 million cubic meters) was determined.

    Results

    The results show that Jensen-Haise method, is the best thermal method of estimating evaporation in terms of lack of pan evaporation measured data. . It should be noted that in order to estimate the evaporation in monthly or seasonally scale, Papadakis method for winter and Turc method for the summer season will be appropriate methods. Also by reducing profitable volume due to sedimentation, reservoir lake level (per amount of stored stream) increased. So that this increased level by increasing the storage volume from 5 million cubic meters to 25 million cubic meters, Evaporation rate increase to three times the first case. In other words, it can be stated that with 5 times the volume stored in the reservoir (storage volume change from 5 to 25 million cubic meters) and also increase sedimentation the volume of surface evaporation 3 times increases. . Studies show that all methods whether overestimated or underestimated, show Increased evaporation process by changing the storage volume during the mentioned years due to increase the level of the lake of Kardeh reservoir.

    Conclusion

    Jensen-Haise due to the closest data with pan evaporation data and earn the most points from the total score of 9 evaluation index error in estimating evaporation from between 6 ways, were selected as the best thermal method for estimating evaporation in terms of the lack of pan evaporation measured data in the region. Hamon estimation of evaporation method is the most underestimated and Etefen - Stewart method is the most overestimated method. Increasing sedimentation in the reservoir improve the water level to higher level in the reservoir, due to the openness geometry of the Kardeh reservoir, increasing the level of the lake will follow and ultimately increase the rate of evaporation from the surface of the reservoir.

    Keywords: Evaporation Estimation, thermal methods, Error evaluation criteria, Sedimentation, Kardeh dam
  • Hamed Arfania, Farrokh Asadzadeh * Pages 53-73
    Background and Objectives

    Rivers are delivery vehicles of soluble compounds and sediments eroded from upper reach to wetlands and lakes. Therefore, evaluation of weathering intensity opens new insight into upland erosion, anthropogenic and geochemical process. Weathering indices CIA and WIP have been extensively used for the study of soil genesis. Nonetheless, little information available on the weathering indices in Iran 's soil and sediments. Therefore, this study was conducted on sediments of seven main rivers of Urmia Lake basin with objective of evaluation of two weathering indices and influence of particle size distribution on the weathering process.

    Material and Methods

    In this study 34 composite sediment samples have been taken from seven main western rivers of Urmia Lake basin including: Nazloo Chai, Shahar Chai, Barandooz Chai, Ghadar Chai, Mahabad Chai, Simineh Chai and Zola Chai. The physical and chemical properties of sediment were determined with routine soil testing methods. Elemental analyses of sediment samples were determined using an X-ray fluorescence (XRF) spectrometry. Major element oxides were measured by using a built-in program SUPERQ. Then the CIA and WIP indices were calculated. The analysis of data was carried out using correlation, principal component analysis (PCA) and cluster analysis.

    Results

    The major oxides in the studied sediments were silica, aluminum and calcium. The ratio of silica oxide (SiO2) to upper continental crust (UCC) for all the samples were less than 1 and varied between 0.57 and 0.84 indicating no dilution effect in the mineral transportation. Based on the major oxides component, the similarity among the different rivers was more than 65 and only in the Ghadar and Barandooz rivers the similarity is low because of the presence of MaO. The content of CaO had inverse significant correlation with SiO2, Al2O3, and Fe2O3 (with correlation coefficient between -0.62 to -0.67, P<0.001). The CIA and WIP values were varied between 50.1 to 82.6 and 42.4 to 66.2, respectively. Both indices had normal distribution, but WIP index had higher correlation coefficient with particle size distribution particularly D50 (r=-0.84, P<0.001). The CIA index showed lower significant correlation with D50 in comparison with WIP.

    Conclusion

    High concentration CaO and MgO in the river sediments may be due to the presence of calcareous rocks such as limestone, dolomite, and calcareous shales in the watersheds. High SiO2 and Al2O3 concentration in river sediments may draw a conclusion that lower silica weathering and enrichment of potassium feldspar in river sediments. High loading value of in the river sediments may be due to the presence of calcareous rocks such as limestone, dolomite, and calcareous shales in the watersheds. Overall, the CIA and WIP weathering intensity values in upper and lower reach sediments revealed high difference. However, in some rivers such as Mahabad Chai because of construction of dam for more than half century the pattern of weathering intensity was different. Based on the A-CN-K curve. The studied river sediment indicate weathering trend in parallel with the A-CN line, indicating the elimination of silicate minerals of Ca and Na from parent material. Weathering indices in particular WIP had higher correlation coefficient with particle size distribution and D50 and we can conclude a proper index for evaluation of weathering intensity in the sediments.

    Keywords: Weathering, sediment, weathering indices, Urmia Lake
  • Kamran Parvanak * Pages 75-95
    Abstract
    Background and Objectives
    The grass is one of the plants that is used widely in the landscape of industrial centers. This plant has a high water requirement. So, because of low precipitations in recent years, from some medicinal plants are applied in landscape. Because, these plants not only resist to adverse environmental conditions, but also have low water requirement, nutrition and low maintenance cost in comparison to grass. However, in each region their adaptation and yield depends on various factors such as climatic conditions, physical and chemical conditions of the soil, water quality, irrigation intervals and type of plant. For this reason, the present study was designed to evaluate the compatibility of Salvia sahendica plant to water stress and determining the appropriate irrigation regime to apply as landscapes in industrial centers.
    Materials and Methods
    This experiment was conducted at the research farm of Isfahan Mobarakeh Steel Company. After field preparation, the research treatments including five irrigation interval (2 (control), 4, 8, 12 and 16 days) as the main factor and two plant including grass and Salvia sahendica as subsidary factors was carried out in a Split plot design with randomized complete block design with 2 × 2 meters plotted in 3 replications in 1395. After the establishment of plants, the water stress was applied by irrigation intervals. At the end of the summer, the plants (leaf, root and whole plant) were harvested and plant growth factors were measured in three replications. The means comparison conducted by LSD method using MSTAT-C software.
    Results
    The results of analysis of variance showed that the effects of irrigation interval, species and their interaction were statistically significant at 1% on all morphological and physiological traits. Based on the results of the means comparison, by increasing the irrigation interval from 2 to 4, 8 and 16 days, a significant reduction in the studied traits were observed in the grass (pr<0.05). while, the lowest percentage of viability (5%), surface coverage (5%), visual scoring (10%), leaf area index (4%), relative water content of leaves (9%) and chlorophyll index (3%) was observed in the 16-day interval as compared with control plant, but the reduction of these traits in the Salvia sahendica was not significant to 16 days (pr>0.05). In this plant, the lowest records of named traits were (60%), (67%), (66%), (80%), (68%) and (59%) respectively in 16 days interval. In the grass, proline content, electrolyte leakage, the ratio of root to shoot dry weight and the root highest length were significantly increased by increasing irrigation intervals to more than 2 days (pr <0.05). These traits increased 4.7, 4.2, 2.3 and 2.6 times respectively in the 16-days irrigation interval in this plant. In Salvia sahendica, this parameters was not afftected to 16-days interval. In 16-days interval, these traits increased by 1.2, 2, 1.7 and 1.9 times respectively.
    Conclusion
    By considering that non-significant decreases were observed (pr>0.05) in the studied parameters of Salvia sahendica up to 12-days interval in comparison with control, it can be concluded that an optimal irrigation regime of this plant in order to use in the landscape is irrigation interval of 12-days. It saves water resources in comparison with grass. According to results, the use of Salvia sahendica is recommended for use as landscape and alternative of grass in the studied area and in other similar areas at confidence level of 95%.
    Keywords: Viability, Visual scoring, Relative water content of leaves, Chlorophyll index, Proline
  • Seyed Ehsan Fatemi *, Hiwa Koohi Pages 97-115
    Background and Objectives
    Nowadays, water scarcity is the current issue in Iran. This issue made the more necessity of using the proper water resources management more than the past. Stochastic Dynamic programming (SDP) is one of the methods to obtain the reservoir operation rules. In this method, one of the most important factors to find the optimal solution is discretization of the storage capacity and reservoir inflow. In this research, some storage classes (3, 5, 7 and 10) are analyzed to achieve the optimum storage discretization by SDP method, considering tree types of objective function (α = 0, α = 0.5, α = 1) with the constant reservoir inflow classes.
    Materials and Methods
    In this study, the SDP model has been used to find the optimal storage of Jamishan reservoir by any objective functions. By using historical reservoir inflow time series, reservoir inflow and storage are discretized in 3 classes with equal length intervals method and also 3, 5, 7 and 10 classes by Moran method, respectively. This method is applied by driving objective function as a minimization of system damage for each composition of the reservoir inflow and storage classes (k, i). By achieving the steady policy at each period, the amount of reservoir Inflow, storage and release are deterministically defined.
    Results
    The results showed that the optimal storage capacity, only water supply of downstream demands considered as an objective function, is k=7 and there is minimum water deficit in case of α=0. In addition, this would be 10 classes in case of α=1, which the amount of difference between reservoir storage and its desirable would be changed from constant value and the first decreasing change would be appear. Obtaining reservoir storage classes is also affected by method of discretization since this value is obtained 10 for classic and Moran method and 7 in Savarenskiy method. That is selected k = 10 based on the objective function in case of α = 0.5 considered two objectives of reservoir release storage volume simultaneously.
    Conclusion
    In case of α=0, the objective function is only reservoir release and water allocation, and of the optimal class of reservoir storage would occur at the point where water deficit is constant by increasing the number of storage classifications which k=7 is the optimal class. In the second scenario the objective function which is α=1 is selected as the best discretized class of the reservoir storage which has the closest vicinity to the target storage (Ts). So, in this case, k=10 is the optimum reservoir storage. In the third scenario, α = 0.5, there is a difference between to find the optimal solution when consider the TS or Tr as the criteria. Both objective function are well regarded in this case and also the first decreasing changes is happened in k=10.
    Keywords: Stochastic Dynamic programming, Reservoir storage discretization, Reservoir operation, Objective function
  • Amir Khosravi, Rasoul Mirabbasi *, Hossein Samadi Boroujeni, Ahmad Reza Ghasemi Dastgerdi Pages 117-136
    Background and objectives

    Management of water resources, especially groundwater, is important in arid and semi-arid regions. One of the important issues in optimum water resources management is the prediction of drought conditions. Groundwater is considered as the main resources of water supply for agriculture, industry and drinking uses in Boroujen plain. Therefore, it is important to investigate the drought condition of groundwater resources in the planning and sustainable management of these resources. So far, various methods have been developed and used by researchers to predict different types of droughts. One of these methods is the prediction of wetness conditions by the Markov chain. In most of the previous studies in the field of drought prediction, the Markov chain of first and second orders have been used. In this study, groundwater droughts in Boroujen Plain during the years 1985 to 2015 are assessed and the wetness conditions of this plain are predicted using the third order Markov chain model.

    Materials and Methods

    In order to assess the groundwater droughts in the Borujen Plain, the GRI index values were calculated on the time scales of 1, 3, 6 and 12 months. For this purpose, the data of groundwater level of 13 piezometric wells in Boroujen plain during a 31 year period (1985-2015) was used. In order to predict the GRI index values in Broujen plain for the next months, the first, second and third- order Markov chain models were used and the performance of these models was evaluated based on contingency table method. After forming the contingency table from the results of first, second and third- order Markov chain models, the values of CSI, POD and FAR statistics were calculated. The CSI values for Broujen plain in the time scales of 1, 3, 6 and 12 months for the first order Markov chain model were calculated equal to 0.58, 0.50, 1.0 and 1.0, respectively. The CSI values for the second order Markov chain model in the time scales of 1, 3 and 6 months were obtained equal to. 0.45, 0.33 and 1.0, and for third order Markov chain model equal to 0.40, 0.38 and 1.0, respectively, which indicate the medium skill of the developed method in the prediction of wetness conditions at 1 and 3 months time scales, and good skill at 6 months’ time scale. Also, the delineation maps of GRI index were drawn by selecting the most suitable interpolation method.

    Results

    The delineation map of GRI in the Broujen Plain shows that the middle parts of the plain often experienced severe droughts. Comparing the performance of different orders of Markov chain in predicting the wetness conditions of Boroujen plain based on CSI, POD and FAR statistics showed that first order Markov chain method presented more accurate results than other models in predicting GRI values in all time scales. Therefore, it can be used to predict the groundwater drought in Boroujen Plain.

    Conclusion

    The results of the GRI survey for Boroujen plain showed that during the period under study, the drought spell of groundwater began in 2008. In general, the severe droughts that have occurred in recent years due to reduce atmospheric precipitation, along with the overexploitation of groundwater have caused the severe decline in groundwater levels, which leads to groundwater quality degradation and land subsidence in the Boroujen plain.

    Keywords: Groundwater drought, Drought prediction, GRI index, Broujen aquifer, Markov chain
  • Amirabbas Kamanbedast *, Hamidreza Afshoon, Alireza Masjedi, Mohammad Heidarnejad, Amin Bordbar Pages 137-156
    Background and aim
    To pass the excess water and floodwaters from upstream to downstream of the dams, a structure called "spillway" is used. This structure is vital and integral as they should be ready for operation at any moment. Stepped spillways are introduced as a viable option for improvement of spillways facing problem when flowing the possible maximum flow rate. Stepped spillways consist of stairs which start near the crown and continue to lower heels. Increase of roughness leads to a uniform and continuous distribution energy of the flow over the spillway. This is of great benefit for designers as there is no longer need to the toe of the spillway to create facilities reducing flow energy such as stilling basins.
    Materials and Methods
    In this study, to increase the roughness on the stepped spillway, barriers are used to increase the energy dissipation. For experimental tests, a flume with a 90 degree bend was used in Islamic Azad University of Ahvaz (IAU-A) and several different types of barriers on the stepped spillway in three shapes with three different lengths and widths as well as using barriers individually and in combination, with 5 different flow rates, a total of 140 tests were performed. After analyzing the results, it was found that in the stepped spillway combined with respectively a triangular, rectangular, and trapezoidal barrier, a decrease in dissipation and energy loss is observed.
    Result
    Triangular barriers, on average, increase the energy consumption by 15.9%, rectangular barriers, on the average, increase the energy consumption by 13.7% and tipping barriers by an average 11.2% increase in energy depreciation compared to the control model. An increase in the length and width of the barriers results in an increase in dissipation and energy loss. The two-step barriers have the highest energy dissipation and loss. By combining barriers on the two-stair stepped spillway, there is an average of 14.4 percent increase in energy dissipation. Based on the observations, rise in the Froude number from 0.32 to 1.71 leaded to a decrease in dissipation and energy losses which is due to the immersion of the stairs below the water level and the reduction of the roughness of the stairs and with the increase of the intensity of the inflow phenomenon. The simulation results with the Flow-3D math model are close to the physical model, and on average only 6.3% of errors are acceptable.
    Conclusion
    After analyzing the results, it was found that in the combination of stepped spillway with triangular, rectangular and trapezoidal obstacles, we see a decrease in energy depreciation and energy loss. Also, comparing the simulation results and the physical model shows that the Flow-3D mathematical model find less bias with the physical model and closer to reality.
    Keywords: Barriers, stepped spillway, energy dissipation, physical model, Flow-3D
  • Mahshid Mahsefat, Nasrin Ghorbanzadeh *, Mohammad Bagher Farhangi, Maryam Khalilirad Pages 157-175
    Background and objectives
    Agro-industrial wastes of olive mill processing are an important environmental problem in olive-oil producing countries. The incorporation of organic wastes such as solid olive waste into soil can be useful for improving soil condition. Phosphorus is an essential nutrient for plant growth. Concurrently, it is also known that phosphate-solubilizing bacteria (PSB) are important for P-solubilization from insoluble phosphorus compounds due to large volume of solid waste generated in olive oil mill processing, especially in Guilan province, and increasing demand for phosphorus fertilizers in agriculture, this study was conducted with the aim of increasing the available phosphorus from solid olive waste in the presence of Pseudomonas solubilizing phosphorus bacteria in calcareous soil.
    Materials and methods
    Solid waste obtained from an olive oil mill (Rudbar, Guilan province), and loamy soil employed in this study was collected of Lowshan from the topsoil (0‒30 cm). Native pseudomonas with the ability of phosphorus solubilizing was isolated in Sperber medium plate containing insoluble phosphorus and then phosphorus solubilizing index (PSI) was calculated. The treatments for soil incubation consisted of three levels of solid waste include 0 (W0), 2 (W2) and 4 (W4) percent and three levels of bacteria, without bacteria (Pn), isolated pseudomonas (Pi) and pseudomonads CHA0 (Pch) as an index bacteria in 11 sampling times. Soil samples were thoroughly mixed with solid wastes and after inoculating with bacteria (106 cell/g) were incubated at 28°C in 70% of the WHC. Sampling was carried out at 0, 2, 7, 14, 28, 42, 56, 86, 116, 146 and 176 days of incubation. pH, organic carbon, microbial basal respiration, microbial biomass carbon, available phosphorus and phosphatase activity were measured. A multi-level factorial experiment with complete randomized design was employed in three replications. Mean comparisons were done by Duncan method at p≤ 0.05. Data analysis was carried out on SAS.
    Results
    The effect of solid waste (W), bacteria (B) and time (T) and their interaction effects on soil studied properties were significantly difference (p≤0.01). Results of the mean comparison of the effect of the different levels of waste and bacteria interaction showed that pH decreased with increasing the amount of solid waste and bacteria activity. The most basal respiration was observed in W4Pcha treatment. With increasing the levels of solid waste, the amount of organic carbon also increased and in W4Pcha treatment reached to 3.1%. The maximum amount of microbial biomass carbon was observed in treatments that received solid waste. The maximum amount of available phosphorus was observed in W4Pi (99.1 mg kg-1) and the minimum amount was observed in W0Pn. The activity of phosphatase enzyme also increased with increasing the levels of waste in Pi and Pch bacteria. The results of the effect of waste and time interaction showed a rapid but temporary increase in basal respiration in response to waste.
    Conclusion
    Significant changes were observed in basal respiration, biomass carbon and organic carbon in soils that received solid waste compared to control soil. Adding of solid waste with phosphorous solubilizing bacteria increased phosphatase activity (as an indicator of microbial activity and phosphorous mineralization) in soil. The application of bacterial and solid waste treatment is a solution that, in addition improving the biological properties of the soil, can lead to increase availability of phosphorus, reduce the using of phosphate fertilizers use and the sustainable management of this type of solid waste.
    Keywords: Phosphate solubilizing bacteria, Respiration, Phosphatase, Organic carbon
  • Parastoo Sharifi *, Mehdi Shorafa, Mohammad Hossein Mohammadi Pages 177-194
    Background and Objectives

    Salinity and sodimization of soils are two factors of land degradation, especially in arid and semi-arid regions of the world. Iran is also located in an arid and semi-arid region, and saline-sodic soils cover large areas of Iran. Considering that saline-sodic soils have poor physical, chemical and biological properties that reduce the absorption of nutrients by plants and eventually decline in their growth and yield. The use of reformers, including organic matter, can often be a suitable solution for improving the fertility of saline-sodic soils.

    Materials and Methods

    In this study, saline-sodic soil was collected from Nazar-Abad area of Karaj and was mixed with three levels of 1, 3 and 5 percent of cow manure, vermicompost and Azolla (as Organic modifier). Then the treatments were incubated for 5 months at 20 ° C temprature and field capacity moisture. The chemical and physical properties of the control soil, fertilizers and some chemical and hydraulic properties of the treatments were evaluated before and after incubation.

    Results

    The electrical conductivity of the control soil was 13.09 dS / m and its sodium absorption ratio was 23.02. After incubation period, 5% Azolla and Vermicompost treatment are at the lowest salinity level. pH reductions in treatments were mostly non-significant. The highest range of changes in the sodium absorption ratio was related to 5% cow manure treatments with a significant difference relative to all treatments. Except for saturated moisture content, there was no significant difference in the amount of moisture in a given suction in different treatments. During the incubation period, there is a significant decrease in the total amount of porosity in all treatments. This decrease was significant in mean porosity in all treatments, the most significant decrease was observed in 5% cow manure treatment, and however 5% vermicompost treatment had the highest mean porosity (It should be noted that most of the water available to plants is in the mean porosity).

    Conclusion

    After incubation period, salinity and pH reduction and increasing of sodium absorption ratio were observed in most treatments. On the other hand, it reduced the coarse and mean porosity, resulting in a decrease in the saturation hydraulic conductivity in the treatments. According to the findings of this study, Vermicompost fertilizer at the level of 5%, with chemical and hydraulic correction of saline-sodic soil, showed its superiority among these three fertilizers, and then the Azolla at the level of 3% is given priority.

    Keywords: Incubation, Organic matter, Saline-Sodic Soil improvement, Soil properties
  • Rahmatollah Ranjbar *, Ebrahim Sepehr, Abbas Samadi, Mohsen Barin, Behnam Dovlati Pages 195-210
    Abstract
    Background and Objectives
    potassium (K) plays a vital role in increasing the tobacco yield and controlling important quality parameters such as leaf combustibility. The forms of soil K in order of their availability for plants are soil soluble, exchangeable, non-exchangeable and structural potassium. Plant availability of soil K is controlled by dynamic interactions among its different K pools in soil that understanding of these dynamics leads to management of soil fertility. Quantity-Intensity (Q/I) curves of potassium and Q/I parameters provide general information about soil K availability and fertilizers management. This investigation was conducted to study the K forms status and its relationship with Q/I parameters in tobacco cultivated soil in the northwest of Iran.
    Materials and Methods
    Sorption isotherm was constructed in the laboratory by equilibrating and shaking 2.5 g soil with 25 ml of 0.01 M CaCl2 containing 0-200 mg K L-1 for 24 h. After equilibrium, remaining concentration of K measured and K Quantity-Intensity (Q/I) curves and their parameters such as K buffering capacity (PBCK), K activity ratio at equilibrium (AReK), energy of exchange (EK), the Gapon selectivity coefficient (KG), initial equilibrium concentration of solution K (EKC), readily exchangeable K (∆K0), specific K sites (KX), readily exchangeable K (∆K0) and specific K sites (Kx) were calculated. The soluble, exchangeable, non-exchangeable and structural K forms in 30 soil samples taken from tobacco-growing soils in north-west of Iran, were measured. Soil potassium forms relationships with each other, Q/I parameters and soil physical and chemical characteristics were investigated.
    Results
    The mean of soluble, exchangeable, non-exchangeable and structural K forms in soil samples were 23 (ranged from 10 to 118), 207 (ranged from 64 to 511), 569 (ranged from 443 to 690) mg kg-1, respectively. There were significant correlations among K forms except for solution K. The clay values had a significant and positive correlation with each of K forms except solution K values. The means of PBCK, AReK, ∆K0 and KX values were 10.2 cmol kg-1/(mol L-1)0.5, 0.00476 (mol L-1)0.5, 0.032 and 0.46 cmol kg-1, respectively. The EK values for the check treatments ranged from -5151 to -2128 cal mol-1. The relationship of Kso with exchangeable K was positive (r= 0.42*), but its relationship with pH (r = -0.37*) and CCE (r=0.41*) was significantly negative.
    Conclusion
    There was a significant correlation between solution K and exchangeable K values as well as between exchangeable K and clay values presumably because of exchangeable K depletion in soils that caused to decrease K concentration on tobacco leaf in studied reign. The correlation among exchangeable K, non-exchangeable K, and Kstr values indicated that a part of the non-exchangeable and structural potassium, could be available for the plant during the growing season. It is necessary that consider soil properties such as clay content and clay type by using quantity-intensity relations for potassium fertilizer recommendation.
    Keywords: Soil potassium, Tobacco, Quantity – intensity relationship, Potassium depletion
  • Hamzeh Ahmadi, Yahya Esmaeilpour *, Abbas Moradi, Hamid Gholami Pages 221-224
    Abstract
    Background and objectives
    Desertification relates to the both the process and end state of dry lands degradation. This process, with an impact range in more than 100 countries has affected about 1 billion people in the world and is the result of complex interactions among various factors, such as climate change and human activities.The objective of this study is forecasting of effects of climatic and management scenarios on the desertification phenomena in the Jazmurian catchment, located in the Kerman, and Sistan and Baluchestan provinces, using system dynamic modelling approach.
    Materials and methods
    Based on field reconnaissance and literature review, data was collected. In the next step, reference diagrams were created to presenting the causal relationships and feedback based on which the conceptual model for the desertification of the Jazmurian catchment has been developed. The conceptual model was then converted into a model of stocks and flows and run in the Vensim software environment. Model verification was carried out through behavior reproduction tests. Different scenarios of vegetation management and climate were simulated and the outputs of each scenario were compared to the outputs of existing condition.
    Results
    Based on the results, soil criteria, with a score of 1.73, is the most effective factor for land sensitivity to desertification in the Jazmurian catchment. Desertification Sensitivity Index was in critical class with a score of 1.37. The results of scenario analyses for a 30-year period showed that, change in policy and management (1), management of land cover (1.18 and 1.25), and climate change (1.25) are the preferred scenarios for decreasing the Desertification Sensitivity Index.
    Conclusion
    Based on the evaluations and studies, the average weight of the desertification intensity for the current state of desertification based on four factors was 1.37. By comparing this value with the ESAs, desertification intensity class for the entire area is estimated between the fragile and critical (a). Examining the results of implementing the cover management scenarios is observed that if 10 and 20 percent change in vegetation cover and protection against erosion occurs, the sensitivity index after 30 years will reach about 1.25 and 1.18 in order, this shows the importance of managing coverage to Combat Desertification, especially in watershed Jazmourian. Also, management measures in the studied area can stop the desertification process and improve the current situation. The research indicates that the system dynamic approach, as one of the integrating approaches for the assessment of desertification sensitivity in the Jazmurian catchment, is a useful and efficient approach which helps stakeholders enhances their understanding of the causal relationships and feedback in the system.
    Keywords: System dynamics method, Desertification Sensitivity Index, Behavior reproduction tests, Management scenario, Jazmurian basin
  • Ali Barikloo, Moslem Servati *, Mohammad Sadegh Oliaei Pages 225-238
    Background and Objectives
    Two different criteria are exist in the soil science as indices of Alkality. These are the Sodium Adsorption Ratio (SAR) and the Exchangeable Sodium Percentage (ESP). As shown for measured of ESP, it is essential to have soil Cation Exchange Capacity (CEC). But, For CEC determined using laborious and time consuming tests, it be more appropriate and economical to develop a model that predict ESP indirectly from a easily-measured properties. Researches showed a relationship between ESP and SAR. So, SAR can be allocated to predict of ESP. For this reason, many attempts have been made to predict ESP from soil. The specific goal of the research develop model to determining ESP based on SAR by OLS and BN models for Bonab soils in East Azarbaijan province, Iran.
    Materials and Methods
    For arrived presented research, 209 soil samples were taken by grid survey (250˟250) of Bonab, Iran. The site is located at mean 1300 m above mean sea level, in semiarid climate in the Northwest of Iran. Then, some soil chemical properties such as Na+, Ca2+, Mg2+, SAR and ESP of the soil samples were measured using laboratory experiments. Then, two model was developed by OLS and BN. OLS estimators are linear functions of the values of the dependent variable which are linearly combined using weights that are a non-linear function of the values of the explanatory variables. So the OLS estimator is respect to how it uses the values of the dependent variable only, and irrespective of how it uses the values of the explanatory. So A Bayesian network is a probabilistic graphical model that represents a set of variables and their conditional dependencies via a directed acyclic graph (DAG). Given symptoms, the network can be used to compute the probabilities of the presence of various diseases. Efficient algorithms can perform inference and learning in Bayesian networks. Generalizations of Bayesian networks that can represent and solve decision problems under uncertainty.
    Results
    The Coefficient of Determination (R2) and Root Mean Square error (RMSE) of the soil ESP-SAR model is reported 0.99, 0.71 and 0.98, 1.63 by OLS and BN respectively. Based on the statistical result, both of soil ESP-SAR model was judged acceptable. T-test were used to compare the soil ESP values predicted using the soil ESP-SAR model with the soil ESP values measured by laboratory tests. The paired samples t-test results indicated that the difference between the soil ESP values predicted by the model and measured by laboratory tests were not statistically significant (P>0.05). Therefore, the soil ESP-SAR model can provide an easy, economic and brief methodology to estimate soil ESP. The GMER index also indicated low estimation of two selected land evaluation method.
    Conclusion
    The results of present study illustrated that OLS and BN models can predict ESP with acceptable limits. OLS and BN are mathematical models between input and output variables and has the ability of modeling between ESP and SAR.
    Keywords: Bonab, easily-measurd properties, Modeling, Sodic soil
  • Hamed Mazandarani Zadeh *, Javad Piadeh Koohsar, S M K Sadr Pages 239-250

    Background and

    purpose

    Optimal utilization of water resources systems and the formulation of appropriate rules and policies for the exploitation of reservoirs have been considered by water resource experts in recent years and extensive research has been carried out on them. Although much progress has been made in terms of problem-solving strategies and computational tools, the problem of optimizing the operation of a multi-reservoir systems due to the effect of upstream storage capacities on low-drain inputs is so complicated. Routine optimization methods due to high constraints, discontinuous space and non-linear nature of water resource management issues are not a good tool for solving such problems. For this reason, the metaheuristic optimization algorithms have been considered by researchers. The purpose of this study was to examine and compare the results of applying GA and PSO methods in optimum utilization of Golestan and Bustan multi-grout systems in Gorgan Rood watershed using the reliability index in climate change conditions.

    Methods

    In this research, the performance of the GA and PSO in solving the problem of optimizing the operation of a multi-reservoir system including Bostan and Golestan dams located in Gorgan-Rood watershed has been studied and compared. The survey of the entrance to the two dam reservoirs in the year 2014-2015 shows that due to the climate change, the annual input to the Bostan and Golestan dams has decreased by 17% and 60%, respectively. Genetic algorithm is a parallel and guided search based on the theory of evolution. The operators of the GA algorithm include selection, crossover, and mutations that are used up to the next generation, respectively. In PSO optimization algorithm, based on the birds and fishes movements, a number of particles are propagated in the search space and the value of the objective function is calculated in proportion to the position of each particle. Then the new particle position is calculated using the combination of current particle locations and the best place previously used. Achievements: The best answer of the PSO algorithm during the 10 runs is 909.95 and the worst is the equal to 930.53, while the best answer of the GA algorithm during the 10 run is 931.17 and the worst It was 957.32. The comparison of the mean of the answers also show that the PSO algorithm has a 3% advantage over GA.

    Conclusion

    The PSO algorithm has a better performance than GA, so that the PSO algorithm with a reliability of 49.38% has a better performance than the GA algorithm with a reliability of 48.44%.

    Keywords: Reliability, Meta-heuristic, Water resources management, Drought
  • Fereshteh Valivand *, Homayoon Katibeh Pages 251-261
    Abstract
    Background and objective
    Today, use of models to illustrate the facts and better understanding them, as well as make accurate decisions about phenomena is very common. One of these models is groundwater flow simulation model used by experts in many countries, also, the accuracy and validity of their results has been proved. The object of this study is to evaluate the effect of current management plans of aquifer and Jajrood River basin on changes of the water table of unconfined aquifer and piezometric level of confined aquifer by numerical simulation. Using numerical models, it can be predicted that with the governing process or different management scenarios, how the aquifer reacts to abstraction and recharge.
    Materials and methods
    In this study, hydraulic behavior of Varamin Plain aquifer was simulated using the Modflow code in GMS software in stable and unstable states. After calibrating the model, hydrodynamic coefficients were corrected, then using the resulted model, quantitative behavior of the aquifer was predicted for two management scenarios in the future years. The first scenario expresses the existing quantitative conditions of the Varamin Aquifer. That is, water do not flow to the plain from southeast wastewater treatment plant of Tehran, but water flows to the Varamin aquifer from Jajrood River. The second scenario indicates situation of the aquifer if the planning are carried out by the relevant organizations. Under this scenario, assigned values from discharging of the southeast wastewater treatment plant of Tehran enter the study area, though due to the implementation of Mamlou storage dam, a significant portion of the surface water resources of Jajrood River will not enter the plain.
    Results
    According to the maps resulted from the first scenario, decline in groundwater level continues as in previous years, but in the second scenario, considering the utilization of wastewater treatment plant discharge, despite the cutting off the water entering from the Jajrood River to the plain, the groundwater decline rate will decrease, although this decline continues. Comparison of the model implementation under first and second scenarios shows that with the implementation of planned projects, part of the aquifer’s quantitative problems, particularly in the northern areas of the plain, will be decreased, so that in some northern areas the expected decline in groundwater (results of the first scenario) has decreased about 30 to 40 meters by 2041. In the second scenario, a balance of the groundwater is still decreasing, so that storage reduction rate of the aquifer is about 100000000 m3 annually.
    Conclusion
    Results of the simulation show that under both scenarios (current trend and after implementation of ongoing plans), balance of the groundwater is decreased and decline in water table will be continued, however in comparison to the first scenario, decline rate of water table under the second scenario will be decreased. It can be stated that in order to stop the decline in water level in Varamin aquifer, in addition to water entering plan from Tehran wastewater treatment plant to Varamin plain, recharge of the aquifer from Jajrood River (as the main source of aquifer natural recharge) should be continued.
    Keywords: Groundwater, Varamin plain aquifer, Management scenario, Numerical modeling
  • Ali Akbar Shokouhian *, Shahriyar Einizadeh, Hamed Nazari, Akbar Ghavidel Pages 263-268

    Abstract

    Background and objectives

    Increasing the use of chemical fertilizers in order to increase yield can over time have adverse effects on soil and environment and the reduction of consumption of these fertilizers in sustainable agriculture is necessary. EM contains selected species of microorganisms, including dominant populations of lactic acid bacteria and yeasts, and a small number of photosynthetic bacteria, octanomists that are compatible with each other. These microorganisms improve soil structure, manage organic matter and complete the cycle of elements, and can reduce dependence on fertilizers and chemical pesticides. The increase of protein activity and plant photosynthesis capacity, plant growth, root development, flowering, fruit harvesting, and the improvement of food availability and its better absorption by the plant are due to the benefits of using this biological fertilizer. The aim of this study was to investigate the effects of nitrogen application with Urea fertilizer source and bio-fertilizer EM on nutrient uptake by leaf and yield of strawberry Parous cultivar.

    Materials and methods

    This experiment was carried out as split plot based on randomized complete block design with three replications at the University of Mohaghegh Ardebili University during the years 2016-2015. Treatments consisted of nitrogen as urea fertilizer at three levels (50, 100 and 150 kg.ha-1 pure nitrogen) and EM bio-fertilizer using two methods of application (foliar and soil with irrigation water) at concentrations of 0, 1, 2 and 3%. In this research, the elements of nitrogen, potassium, phosphorus, sodium, magnesium, calcium, manganese, magnesium and iron of leaves and fruit yield were measured.

    Results

    According to the results, application of EM fertilizer had a significant and positive effect on all measured traits. The 2% EM treatment with the highest concentration was 2.04% and the control plants had the least leaf nitrogen content with 1.42%. The highest amount of phosphorus was obtained with 1.99, 1.93 and 1.67 mg.kg-1, respectively, with 2, 1 and 3% treatments and the leaves of control plants with the lowest content of 26.2 mg.kg-1 of phosphorus were lowest. The amount of potassium at 1% level was 46.18 at 2 level 45.95 and 44.86 mg.kg-1 in 3%, which was in a statistical group and the control plants had the least amount of potassium. The same trend was observed in the elements of calcium, iron, zinc and manganese. The highest fruit yield was obtained in plants treated with 2% and 3% EM (respectively 185.2 and 176.75 g per plant, respectively). Plants leave Nitrogen content treated with 150 kg of urea fertilizer was 2.9% higher than other concentrations. The amount of potassium, phosphorus, zinc and manganese in leaf and yield of plants treated with 100 kg.ha-1 was higher than other levels of urea fertilizer. Based on the results of the comparison of averages, the application of urea crop 100 kg.ha-1 with EM and 2 and 3% respectively with 141 and 139 mg.kg-1 produced the highest amount of magnesium in the leave.

    Conclusion

    Generally, it can be concluded that application of EM bio-fertilizer with both spraying and soil methods can improve plant growth, yield and nutrient uptake by roots of strawberries. The best and the most suitable nitrogen concentration in terms of fruit yield and leaf elements were 100 kg / ha.

    Keywords: Microorganisms, Nitrogen, Nutrient elements, Photosynthetic bacteria, Yeast