فهرست مطالب

  • سال بیست و ششم شماره 6 (بهمن و اسفند 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/11/22
  • تعداد عناوین: 15
|
  • غلامرضا خسروی، امیر سعدالدین*، مجید اونق، عبدالرضا بهره مند، حسین مصطفوی صفحات 1-29
    سابقه و هدف

    برای توصیف و ارزیابی تمام پیچیدگی‎ها و همچنین تدوین برنامه های مدیریتی اکوسیستم‎های رودخانه‎ای ضرورت دارد تمامی مولفه ها در مقیاس های مکانی و زمانی مختلف مورد بررسی قرار گیرند. در این خصوص چارچوب سلسله مراتبی- چند مقیاسی با رویکرد انعطاف پذیر، فرآیند محور و قابل توسعه در طی پروژه " بازسازی رودخانه‎ها برای مدیریت موثر حوضه" ((REFORM، ارایه شده است که به متخصصان و مدیران حوضه رودخانه ای کمک کند تا با جزییات بیشتر فرآیندها، عوامل و محرک های اساسی هیدروموفولوژیکی را شناسایی و ویژگی‎های آن ها را در هر مقیاس تشریح نمایند. به طورکلی چارچوب ارزیابی هیدرومورفولوژیکی و چرخه برنامه مدیریت در حوضه‎های رودخانه ای شامل چهار مرحله اصلی: 1) مرزبندی و توصیف خصوصیات واحدهای مکانی 2) ارزیابی وضعیت هیدرومورفولوژیکی گذشته تاکنون و گرایش آینده 3) شناسایی و اولویت بندی فشارها 4) تدوین برنامه مدیریتی و پیاده سازی اقدامات ساماندهی و احیا است. مقاله حاضر به معرفی و کاربرد اولین مرحله چارچوب مذکور در حوزه آبخیز تیل آباد (استان گلستان-شمال ایران) پرداخته است.تفکیک واحدهای مکانی مختلف حوزه مورد مطالعه به صورت سلسله مراتبی این امکان را فراهم می کند که در ابتدا واحدهای مکانی همگن از ناحیه تا واحدهای ژیومورفیک را شناسایی و سپس ارتباط مکانی و فرآیندهای هیدرومورفولوژیکی بین آنها را شناسایی نمود. همچنین این امکان فراهم می شود که اثرات هیدرومورفولوژیکی ناشی از هر فشار طبیعی و انسانی را شناسایی و روند اثرات آنها به طور سلسله مراتبی در مقیاس های مکانی مختلف بخصوص در واحد مکانی بازه ردیابی نمود.

    مواد و روش

    تکنیک سنجش از راه دور و GIS به همراه چند سری پیمایش میدانی تکمیلی و همچنین برخی از آمار و اطلاعات از جمله هیدرولوژی، آب و هوا، توپوگرافی، زمین شناسی و کاربری اراضی، ویژگی های مورفولوژیکی دره، آبراهه و دشت سیلابی جهت تفکیک حوزه آبخیز به واحدهای مکانی شامل: نواحی جغرافیایی، آبخیز، سیمای منظر، واحد بخش رودخانه و واحد مکانی بازه مورد استفاده قرار گرفتند. ناحیه‏های جغرافیایی از طریق سایت اینترنتی ناحیه های جغرافیایی جهان و با انطباق آن با نقشه ناحیه ها موجود در سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری کشور به دست آمد. همچنین با استفاده از نقشه پوشش گیاهی، نقشه پهنه بندی بارش سالانه در طی دوره آماری و تصاویر گوگل ارث حدود مرز آنها کنترل گردید. مرز حوزه آبخیز تیل آباد با استفاده از اطلاعات توپوگرافی، لایه رقومی ارتفاعی (DEM)، شبکه رودخانه و لایه نقطه ای خروجی حوضه از طریق ابزار GIS ترسیم گردید. واحدهای سیمای منظر بر اساس عوامل توپوگرافی، زمین شناسی، پوشش گیاهی و کاربری اراضی که به عنوان کنترل کننده اصلی فرآیندهای هیدرومورفولوژی هستند بدست آمد. سپس رودخانه تیل آباد بر مبنای تغییرات عمده در شیب دره، الحاق سرشاخه های اصلی به رودخانه و شاخص درجه محدودیت در تغییرپذیری عرضی رودخانه توسط دامنه دره به چند واحد مکانی بخش تفکیک گردید. واحدهای مکانی بخش بر مبنای ویژگی های مورفولوژی و الگوی آبراهه، تغییرات شیب و قطر رسوبات بستر، تغییرات دبی و بار رسوب ناشی از اتصال شاخه های فرعی، نوع و شاخص محدودیت عرضی رودخانه و وجود موانع ناپیوسته مانند پل و بندهای اصلاحی که اختلال در تداوم طولی انتقال آب و رسوب ایجاد می کنند به چندین واحد مکانی بازه تفکیک شدند.

    یافته ها

    بر اساس چارچوب مذکور، واحدهای مکانی در حوضه مورد مطالعه به طور سلسله مراتبی شامل دو واحد ناحیه جغرافیای زیستی، یک واحد آبخیز، چهار واحد سیمای منظر، هشت واحد بخش رودخانه و 26 بازه رودخانه‎ای می باشد.

    نتیجه گیری

    بر اساس نتایج این تحقیق به عنوان اولین مرحله چارچوب مذکور این امکان فراهم شد که با تعیین ساختار سلسه مراتبی واحدهای مکانی مختلف حوزه آبخیز تیل‎آباد، حدود انواع واحدهای مکانی را مشخص و ارتباط مکانی و ویژگی های ساختاری بین آن ها را نمایش داده شود.. شایان ذکر است

    کلیدواژگان: هیدرومورفولوژی، مدیریت رودخانه، واحد سیمای منظر، واحد مکانی بازه، پروژه REFORM
  • مجتبی فریدپور، بتول زینالی*، صیاد اصغری، اردوان قربانی، مجید رضایی بنفشه صفحات 31-57
    سابقه و هدف

    ازجمله مخاطرات طبیعی مهم که با توجه به آسیب های گسترده، بر تعداد قابل توجه از انسان ها تاثیر می گذارد، خشکسالی است. همچنین خشکسالی، پدیده ای است که مستقیما به مساله کمبود آب مربوط می شود و به دلیل برگشت پذیر بودن می تواند جنبه های مختلف زندگی انسان و محیط زیست را تحت تاثیر قرار دهد. خشکسالی تقریبا تمامی عوامل تعیین کننده چرخه هیدرولوژیکی از آغاز بارش و سپس جریان آب سطحی و درنهایت ذخیره سازی در آب های زیرزمینی را تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین در پژوهش حاضر با توجه به نتایج روند پایدار بارش و دما در حوضه دره رود اردبیل، شاخص SPI به عنوان شاخص متکی بر بارش با شاخص RDI به عنوان شاخص ترکیب کننده پارامترهای تبخیر و تعرق بالقوه و بارش، در بازه های زمانی مختلف با یکدیگر مقایسه و ارزیابی شد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش به منظور شناسایی دوره های خشکسالی و ترسالی، از داده های بارندگی ماهانه، کمینه و بیشینه دمای ماهانه هفت ایستگاه سینوپتیک در بازه زمانی 30 ساله (2014-1985) در حوضه دره رود اردبیل واقع در شمال غرب ایران استفاده شد. به منظور شناسایی روند در سری زمانی بارش و دما در این پژوهش با استفاده مدل های Man-Kendall(MK) و Sen's slope(Sen) صورت گرفت و به منظور ارزیابی پایداری طولانی مدت روند در سری زمانی داده ها از منحنی LOWESS (در سطح معنی داری 5٪) استفاده شد. همچنین با استفاده از شاخص خشکی، چهار ایستگاه در منطقه خشک و سه ایستگاه در منطقه نیمه خشک واقع شدند. به منظور محاسبه شاخص RDI از مقادیر تبخیر و تعرق بالقوه استفاده شد. مقدار PET در شاخص RDI با استفاده از اطلاعات درجه حرارت ماهانه و با روش هارگریوز به دست آمد. در ادامه هر دو شاخص در بازه های زمانی 3، 6، 9 و 12 ماهه با یکدیگر مقایسه شدند.

    یافته ها

    نتایج روند من-کندال نشان داد که در سری زمانی مقادیر بارش، ماه های نوامبر و فوریه و در سری زمانی مقادیر دما، ماه های اکتبر و دسامبر هیچ روندی در ایستگاه های موردمطالعه مشاهده نشد. این در حالی است که در سایر ماه ها و حتی مقادیر سالانه و فصلی، همه ایستگاه ها حداقل یک مورد روند در سری زمانی بارش و دما را تجربه کرده اند. همچنین نتایج منحنی LOWESS نشان داد که دمای سالانه در همه ایستگاه ها از یک سناریو افزایشی پیروی می کند. درحالی که بارندگی رفتار متفاوتی و اغلب کاهشی دارد. همچنین نتایج نشان داد که شاخص های SPI و RDI در مقیاس های زمانی مختلف و طبقات خشکسالی و ترسالی بسیار مشابه یکدیگر رفتار کرده و مقدار R2 در بسیاری از موارد 90/0 است. شدیدترین خشکسالی مشاهده شده در مدل های SPI و RDI مربوط به ایستگاه اردبیل در سال آبی 2010-2011 و در مقیاس 3 ماهه است که مقادیر آن به ترتیب -3/11 و -3/09 بوده است. همچنین نتایج نشان داد که RDI مقادیر ترسالی شدید و خیلی شدید را بزرگ تر از SPI نشان می دهد. درنهایت هر دو شاخص مشابهت های زیادی با یکدیگر دارند اما به دلیل استفاده RDI از PET می تواند برای مناطق خشک و نیمه خشک ایران، به صورت گسترده تر مورداستفاده قرار گیرد.

    نتیجه گیری

    به منظور مقایسه رویدادهای خشکسالی و ترسالی در حوضه آبریز دره رود اردبیل واقع در شمال غرب ایران از دو شاخص SPI و RDI استفاده شد. با توجه به اقلیم خشک و نیمه خشک اکثر مناطق ایران، مقدار بارش صفر در برخی از فصول محتمل است؛ بنابراین شاخص های متکی بر بارندگی مانند SPI ممکن است کارایی کمتری نسبت به شاخص RDI که علاوه بر بارندگی، تبخیر و تعرق بالقوه (PET) را نیز در فرمولاسیون خود لحاظ می کند، داشته باشد. با توجه به اهمیت پارامتر PET در بخش کشاورزی و مدیریت منابع آب در ایران، می طلبد که شاخص RDI را در دیگر مناطق ایران مانند شمال غرب و مناطق کوهستانی ایران، به صورت گسترده بررسی گردد و نتایج آن را با دیگر شاخص ها مانند شاخص مهم و پرکاربرد SPI مقایسه شود.

    کلیدواژگان: شاخص های خشکسالی، تبخیر و تعرق بالقوه، رگرسیون خطی، منحنی LOWESS، حوضه دره رود اردبیل
  • سهیلا فهمیده، مسعود داوری*، محمد رضا مصدقی، زاهد شریفی صفحات 59-78
    سابقه و هدف

    کربن آلی، به عنوان یکی از اجزای عمده سازنده ماده آلی خاک، در غالب فرآیند های شیمیایی، فیزیکی و شیمیایی خاک نقشی مهم دارد. ماده آلی یا کربن آلی خاک یکی از پارامترهای کلیدی کیفیت خاک و یک شاخص حاصلخیزی خاک است. ماده آلی در تشکیل خاکدانه ها و پایداری آن ها، جذب آب و عناصر غذایی، ظرفیت نگه داشت آب در خاک، نفوذ آب و هوا، هدایت هیدرولیکی خاک، آب گریزی و ترسیب کربن نقشی ضروری دارد. پژوهش های مختلف نشان داده اند که کیفیت و کمیت ماده آلی خاک می توانند تحت تاثیر فعالیت های انسانی همچون عملیات زراعی و فعالیت های توسعه ای اقتصادی قرار گیرد. نرخ بالایی از هدر رفت ماده آلی خاک بر روی اراضی فرسایش یافته نیز گزارش شده است. از این رو پایش تغییرات زمانی و مکانی ماده آلی خاک برای ارزیابی مدیریت بلند مدت پتانسیل بالقوه خاک ضروری است. این در حالی است که نمونه برداری های مرسوم خاک و اندازه-گیری مقدار کربن آلی خاک، به ویژه در مقیاس های بزرگ جغرافیایی، دشوار، پرهزینه و زمان بر است. بنابراین، ارزیابی سریع و دقیق کربن آلی خاک می تواند در مدیریت دراز مدت خاک سودمند باشد. بنابراین، هدف از این پژوهش بررسی کارایی طیف سنجی انعکاسی خاک در محدوده مریی - مادون قرمز نزدیک برای تخمین مقدار کربن آلی خاک در حوزه آبخیز دریاچه زریبار در شهرستان مریوان در استان کردستان بود.

    مواد و روش ها

    بدین منظور 100 نمونه خاک سطحی از منطقه مورد مطالعه با وسعتی حدود 10718 هکتار جمع آوری شد. انعکاس طیفی این نمونه ها و برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن ها در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی اندازه گیری شد. پس از ثبت طیف ها، روش های مختلف پیش پردازش داده های طیفی نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس توابع انتقالی خاکی و توابع انتقالی طیفی با استفاده از روش رگرسیون خطی چندگانه گام به گام برای برآورد کربن آلی خاک پی ریزی شدند. اعتبار این توابع اشتقاق یافته برآوردگر کربن آلی خاک، با استفاده از آماره های مختلفی همچون ضریب تبیین (2R)، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، میانگین خطا (ME)، شاخص انطباق (d) و درصد انحراف نسبی (RPD) ارزیابی شدند.

    یافته ها

    با توجه به نتایج، بین کربن آلی خاک با مقادیر انعکاس طیفی خاک در طول موج های 858 و 1916 نانومتر همبستگی بالا و معنی داری (در سطح معنی دار 1%)مشاهده گردید. نتایج نشان داد توابع انتقالی خاکی (R2avg=0.83, NRMSE avg=24.55%) در مقایسه با توابع انتقالی طیفی پیشنهادی (R2avg=0.44, NRMSE avg=44.31%)، دارای دقت بیشتری در برآورد کربن آلی خاک می-باشند. هرچند توابع انتقالی طیفی اشتقاق یافته با SMLR نیز، برآوردهای نسبتا خوبی از کربن آلی خاک ارایه کرد (R2avg=0.52 , RPD=1.44). نتایج همچنین نشان داد مشتق اول + فیلتر ساویتزکی-گلای، به دلیل کاهش اثرات نویز های تصادفی و بهبود مدل های واسنجی، بهترین روش در پیش پردازش داده های طیفی خاک است.

    نتیجه گیری

    در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد اگرچه کارایی توابع انتقالی طیفی در برآورد کربن آلی خاک نسبت به توابع انتقالی خاکی متناظر آن بالا نیست، لیکن در موارد عدم دسترسی به توابع انتقالی خاکی، این رویکرد می تواند به عنوان یک روش معقول غیر-مستقیم در برآورد کربن آلی خاک مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: بازتاب طیفی خاک، ماده آلی خاک (SOC)، رگرسیون خطی چندگانه گام به گام
  • مهدی کماسی*، بهرنگ بیرانوند، احمدرضا مظاهری صفحات 79-97
    سابقه و هدف

    در سدهای خاکی، با توجه به ویژگی های متفاوت مصالح هسته و پوسته، نشست های ناهمگن بین بخش های مختلف سد رخ می‎دهد. این عمل منجر به پدیده قوس زدگی می شود که سبب ایجاد برخی ترک های عرضی در بخش نفوذناپذیر سد به ویژه در نزدیکی اتصال سد به دیوارهای جانبی شده که این ترک‎ها در اولین دوره آبگیری و با اعمال ناگهانی فشار آب مخزن به هسته، می توانند گسترش یافته و در نهایت و در حالات بحرانی تر منجر به شکست هیدرولیکی و بروز پدیده آبشستگی شود. در این پژوهش نتایج ابزاردقیق تنش‎های اصلی و ضریب قوس‎زدگی هسته سد خاکی ایوشان در اولین دوره آبگیری، با نتایج نرم افزارهای Geostudio و Plaxis بررسی و مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که بیشترین افزایش قوس زدگی پس از آبگیری در ترازهای بالایی اعمال شده است ولی بیشترین درصد قوس زدگی از ابتدا ساخت تا پایان مرحله آبگیری برابر 46 درصد و در 1/3 ارتفاع هسته از کف رخ داده است. همچنین با توجه به نسبت قوس زدگی هسته که در محدوده 68/0-55/0 قرار دارد، سد از لحاظ قوس زدگی در اولین دوره آبگیری در حد متعارفی می باشد و از نظر شکست هیدرولیکی مشکلی نخواهد داشت.

    مواد و روش ها

    سد مخزنی ایوشان در فاصله 5/1 کیلومتری بالادست روستای ایوشان و حدود 57 کیلومتری شهر خرم‏آباد ، بر روی رودخانه هرود واقع شده است. سد از نوع خاکی-سنگریزه ای با هسته قایم رسی می باشد که ارتفاع آن از بستر62 متر، تراز تاج سد 1868 متر و رقوم نرمال بهره برداری از سد 1864 متر از سطح دریا می باشد. تحلیل تنش-کرنش سد ایوشان بر اساس مدل های رفتاری موهرکولمب در شرایط کرنش صفحه ای با استفاده از نرم افزارهای Geostudio و Plaxis انجام شده است. برای تحلیل نشست تحکیمی و تنش-کرنش، مدل سازی در 8 لایه انجام شده است.

    یافته ها

    با بررسی و مقایسه ضریب قوس زدگی به دست آمده از سلول های فشار الکتریکی نصب شده در سد ایوشان و همچنین نتایج تحلیل عددی مشخص گردید که ضریب قوس زدگی در ترازهای مختلف هسته سد در محدوده متعارفی قرار دارد و خطری از لحاظ قوس زدگی متوجه سد نمی باشد. با توجه به نمودارهای حاصل از نتایج داده های مشاهداتی مشخص شد که بیشترین درصد قوس زدگی در المان های نزدیک فیلتر اتفاق افتاده است. همچنین مقایسه نتایج ابزاردقیق با نتایج تحلیل عددی تطابق حدود 90 درصد را نشان می دهد.

    نتیجه گیری

    با مقایسه نتایج مقادیر تنش کل اندازه گیری شده و پیش بینی شده با نرم افزارهای Geostudio و Plaxis مشخص شد که مقادیر تنش کل به دست آمده از آنالیز عددی در فشارسنج هایی که در یک تراز نصب شده اند، تقریبا یکسان بوده و تفاوت چندانی ندارند و عملکرد نرم افزارها مناسب بوده است. همچنین اختلاف موجود در مقادیر فشار کل به‎دست آمده از ابزاردقیق و تحلیل عددی می تواند ناشی از اختلاف مقادیر وزن مخصوص مصالح در طراحی و واقعیت باشد و یا ناشی از بروز خطا و عملکرد نامناسب ابزار مربوط شود.

    کلیدواژگان: قوس زدگی، تنش کل، ابزاردقیق، سد خاکی ایوشان
  • ایمان احمدیانفر*، مهدی جامعی، زهرا خواجه صفحات 99-118
    سابقه و هدف

    بهره برداری بهینه از مخزن سدها، به عنوان یکی از مهمترین سیستم های منابع آب از پیچیدگی بالایی برخوردار است. این پیچیدگی به واسطه ماهیت احتمالاتی جریان رودخانه ها، اهداف متضاد و ابعاد بالای مسایل بهره برداری از مخازن می باشد. افزایش تعداد سدها، قرارگیری آنها نسبت به هم و داشتن اهداف مختلف به طور قابل توجهی ابعاد این مسایل را افزایش می دهند، که می تواند ساختار این مسایل را پیچیده و غیر خطی کند. در این تحقیق با توجه به ساختار منحصربه فرد الگوریتم های تکاملی (EAs) برای ارزیابی توابع هدف و احتمال قرار گیری کم در جواب های بهینه موضعی، ترکیبی از الگوریتم های تکامل تفاضلی (DE) و ازدحام ذرات (PSO) با چند استراتژی (DEPSO) برای بهینه سازی بهره برداری از سامانه سه مخزنه کارون1، گدار و دز با هدف تولید انرژی برق آبی استفاده می شود.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق، با اصلاح پارامترها و عوامل تاثیرگذار دو الگوریتم های DE و PSO، یک الگوریتم ترکیبی جدید ارایه می شود. الگوریتم ترکیبی (DEPSO) توانایی جستجوی محلی و مطلق الگوریتم تکامل تفاضلی (DE) را برای بدست آوردن قوانین بهره برداری بهینه ارتقا می دهد. در ابتدا، کارایی و دقت الگوریتم پیشنهادی بوسیله توابع ریاضی اکلی و گریوانک ارزیابی می شود. سپس نتایج DEPSO با الگوریتم های تکامل تفاضلی (DE)، ازدحام ذرات (PSO) و کلونی زنبور عسل (ABC) مقایسه می گردد. در انتها، الگوریتم پیشنهادی برای حل بهینه یک سیستم سه مخزنه در ایران برای تولید انرژی برق آبی اعمال می شود. لازم به ذکر است که نتایج در 10 اجرای مختلف برای همه مسایل ارایه شد برای ارزیابی اعتماد پذیری و دقت الگوریتم های شرکت کننده.

    یافته ها

    نتایج بدست آمده بوسیله الگوریتم ترکیبی پیشنهادی (DEPSO) نشان داد که متوسط مقدار تابع هدف برای 10 اجرا و در طول 15 سال دوره بهره برداری به ترتیب 33/14، 00/10، و 50/38 درصد بهتر از الگوریتم های DE، ABC ، و PSO بود. و همچنین با افزایش تعداد ماه های دوره بهره برداری از 180 به 240 ماه، متوسط مقدار تابع هدف محاسبه شده بوسیله DEPSO برای 10 اجرا به ترتیب 00/14، 00/22، و 00/35 درصد بهتر از الگوریتم های DE، ABC ، و PSO بدست آمد.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج محاسبه شده بوسیله DEPSO، به طور واضح می توان دید که بهبود قابل توجهی در مقدار تابع هدف در مقایسه با الگوریتم های DE و PSO داشته، و مخصوصا با افزایش تعداد متغیرها از 180 به 240 عملکرد روش مورد نظر مناسب تر از دیگر الگوریتم ها می باشد. این موضوع بیانگر عملکرد برتر روش مورد نظر نسبت به دو روش دیگر برای بهینه سازی انرژی برق آبی تولید شده از سیستم های چند مخزنه است.

    کلیدواژگان: الگوریتم ترکیبی تفاضل تکاملی- ازدحام ذرات، بهینه سازی بهره برداری مخزن، سد برق آبی، سامانه چند مخزنه
  • علیرضا خوش کنش، سعید گوهری*، حسین بانژاد صفحات 119-138
    سابقه و هدف

    سیلابدشت ها سرزمین هایی نسبتا هموار در مجاورت رودخانه ها با کاربری مسکونی، صنعتی یا کشاورزی می باشند. شکست ناگهانی سدهای بزرگ، موجب شکل گیری و پیشروی امواج مخرب سیلاب در پایین دست می گردد. پیشروی سیل روی دشت های سیلابی تحت اثر تغییرات توپوگرافی و موانع درون جریان نظیر پل ها صورت می گیرد. این امواج، در بازه کوچکی از رودخانه و روی دشت سیلابی به ترتیب به صورت یک و دو بعدی انتشار می یابند. در شبیه سازی های هیدرودینامیکی، خصوصیات دو بعدی جریان ناشی از شکست سد روی دشت سیلابی، به ندرت مورد بررسی قرار گرفته است. بنابراین، اثر تلفیقی موانع دشت سیلابی، تنگ شدگی و موانع بستر بر خصوصیات جریان ناشی از شکست سد تعیین می گردد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، از روش لاگرانژی ذرات متحرک نیمه ضمنی (MPS) برای مطالعه عددی خصوصیات جریان ناشی از شکست سد روی دشت سیلابی استفاده شد. از جمله مزایای این روش، تراکم ناپذیری، ذره محوری، بهره گیری از مدل های توانمند گرادیان و لاپلاسین در تصحیحات سرعت - فشار بدون نیاز به توابع هموارسازی پیچیده می باشد. بدین ترتیب، اثر رقوم اولیه آب در مخزن، شکل موانع، تبدیل های جانبی و نیز موانع کف بر پارامترهای هیدرولیکی، در 15 حالت گوناگون مورد مطالعه قرارگرفت. موانع دشت سیلابی به شکل های استوانه، مکعب، لوزی و نامتقارن و موانع بستر به شکل مکعبی می باشند. ابتدا، تحلیل حساسیت نتایج عددی نسبت به سه قطر ذره 01/0، 015/0 و 02/0 متر صورت گرفت. در نهایت، قطر ذره 015/0 متر به عنوان اندازه ذرات آب در مدل در نظر گرفته شد. شبیه سازی ها با بیش از 280000 ذره کروی و با دقت مرتبه دوم مکانی و زمانی صورت گرفت.

    یافته ها

    دقت نتایج عددی با بهره گیری از خطای نرمال NRMSE و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی پیشین تعیین گردید. نتایج نشان داد که تخلیه مخزن در حل های عددی سریعتر از نتایج آزمایشگاهی رخ می دهد. بنابراین، مدل MPS مقادیر ارتفاع نیمرخ سطح آزاد و سرعت پیشروی جریان را به ترتیب کم و بیش برآورد می نماید. برخورد جریان به موانع دشت سیلابی، موجب بالاروی و شکل گیری جریان سه بعدی در محل استقرار موانع، تبدیل های جانبی و موانع کف می گردد. همچنین، شکل موانع عاملی موثر بر تغییر شکل های نیمرخ سطح آزاد، مولفه افقی سرعت سطحی و نیروهای مقاومت پسآی وارد بر جریان می باشد.

    نتیجه گیری

    مقادیر خطای نرمال نشان داد که دقت روش MPS در محاسبه تغییر شکل های نیمرخ طولی سطح آزاد بین 88 تا 91 درصد متغیر می باشد.

    کلیدواژگان: سیلاب دشت، ذرات متحرک نیمه ضمنی، شکست آنی سد، موانع، تبدیل های جانبی
  • آرش کوهی زاده دهکردی*، حسین صمدی بروجنی، میلاد خواستار بروجنی، روح الله فتاحی صفحات 139-158
    سابقه و هدف

    بررسی تغییرات رفتار رودخانه ها، اهمیت ویژه ای در حفاظت سازه های آبی و تعیین حریم بستر رودخانه و همچنین کاهش خسارت های احتمالی دارد. سدها از جمله سازه هایی هستند که بیشترین تاثیر را بر مورفولوژی رودخانه دارند. از این رو، بررسی وضعیت ریخت شناسی رودخانه ها منتهی به سدهای بزرگ در برنامه ریزی و سهولت تصمیم گیری های راهبردی در مورد احداث سازه های مهندسی در طول رودخانه بسیار حایز اهمیت است. در سالهای اخیر با توجه به خصوصیات منحصر به فرد تکنیک سنجش از دور و تصاویر ماهوارهای، مطالعات بسیاری در زمینه بررسی تغییرات ریختشناسی رودخانه- ها انجام شده است. در پژوهش حاضر، تحقیق با استفاده از 26 تصویر ماهواره ای لندست به بررسی تغییرات ریخت شناسی رودخانه بازفت بین سال های 1365 الی 1395 پرداخته شده است.

    مواد و روش ها

    به منظور ارزیابی ریخت شناسی رودخانه بازفت پارامترهای ریخت شناسی نظیر جابه جایی مرز رودخانه، تغییرات مساحت ناشی از فرسایش و رسوب گذاری سواحل در دوره های بلندمدت و کوتاه مدت مورد بررسی قرار گرفت. لازم به ذکر است که دوره های بلندمدت 10 ساله و دوره های کوتاه مدت 1 ساله در نظر گرفته شد. برای تعیین مقادیر ریخت-شناسی از 26 فریم تصاویر ماهواره ای لندست در محیط نرم افزارهای ENVI و GIS استفاده گردید. در این تحقیق اختلاف مجرای اصلی رودخانه در ساحل چپ و راست بر روی مقطع عرضی در دو سال مختلف به عنوان جابه جایی مجرای اصلی در آن بازه ی زمانی منظور شد. مقادیر منفی و مثبت به ترتیب رسوب گذاری (زمین زایی) و فرسایش (از بین رفتن زمین) در نظر گرفته شدند.

    یافته ها

    نتایج نشان داد بیشترین تغییرات در بازه 62 تا 84 کیلومتری رودخانه بازفت رخ می دهد که دلیل آن وجود پیچان ها در نزدیکی ایستگاه هیدرومتری مورز و زیر شاخه های جانبی متعدد در این دو بازه است. بررسی مساحت فرسایش و رسوب گذاری در دوره های بلندمدت نشان داد در سال های 73-1364، 84-1373 و 94- 1384 رودخانه با رسوب گذاری سواحل همراه بوده است. برای دوره 30 ساله 94-1364 متوسط رسوب گذاری و فرسایش رودخانه به ترتیب حدود 43/69 و 34/42 هکتار برآورد می شود که در این شرایط 09/27 هکتار زمین ناشی از رسوب گذاری ایجاد شده است. در دوره کوتاه مدت نتایج نشان می دهد تفاوت زیادی بین متوسط رسوب گذاری و فرسایش ساحل چپ وجود ندارد و در این ساحل مساحت رسوب گذاری حدود 2 درصد بیشتر از فرسایش می باشد، این در حالیست که در ساحل راست رسوب گذاری حدود 8 درصد از فرسایش بیشتر بوده که این اختلاف در سطح 95%معنی دار است.

    نتیجه گیری

    بررسی تغییرات ریخت شناسی رودخانه بازفت با استفاده از بررسی تصاویر ماهواره ای در یک بازه سی ساله نشان داد که بیشترین تغییرات در بازه 62 تا 84 کیلومتری رودخانه می باشد که با ساماندهی رودخانه و حفاظت سواحل در این محدوده می توان میزان فرسایش سواحل را کاهش داد. بیشترین مساحت رسوب گذاری در نزدیکی ایستگاه هیدرومتری مورز و در مجاورت جاده خوزستان-چهارمحال و بختیاری می باشد پس می توان این منطقه را محل مناسبی به منظور برداشت شن و ماسه پیشنهاد داد. به طور کلی ساحل چپ بیشتر دچار فرسایش است در صورتی که در ساحل راست میزان رسوب گذاری از فرسایش بیشتر است.

    کلیدواژگان: ریخت شناسی رودخانه، پردازش طیفی، سنجش از دور، کارون شمالی
  • امیرعباس کمان بدست*، علیرضا محمدیان، امین بردبار، علیرضا مسجدی، محمد حیدرنژاد صفحات 159-177
    یکی از دلایل مهم شکست پل ها در ایالات متحده و جهان، مربوط به آبشستگی می باشد. خصوصیات جریان، شکل پایه و زاویه استقرار آن نسبت به جریان و خصوصیات رسوبات، همگی از عواملی می باشند که در پیچیدگی مسیله آبشستگی پایه های پل دخالت می نماید. باید توجه داشت که عمق نهایی آبشستگی ایجاد شده در مجاورت پایه پل برابر با مجموع عمق های فرسایش ناشی از آبشستگی موضعی، عمومی و تنگ شدگی عرض جریان می باشد. تعیین عمق فرسایش در محدوده پایه ها مستلزم آگاهی از نحوه جابه جایی مواد رسوبی بستر رودخانه ها است. پایه ها جریان عادی رودخانه را مختل می کند و تلاطم و اغتشاش حاصل از آن موجب فرسایش مواد رسوبی موجود در اطراف پایه می شود. از آنجایی که گسترش چاله آبشستگی پایداری سازه پل را به مخاطره می اندازد، پیش بینی میزان گودافتادگی و اتخاذ تدابیر لازم برای مهار آن از جمله اقدامات مهندسی متداول در عرصه مهندسی رودخانه تلقی می شود. بنا به این مهم در این تحقیق به بررسی تاثیر استفاده از طوقه های مشبک آیرودینامیک بر روی پایه های پل آیرودینامیک پرداخته شد. نتایج نشان داد با افزایش طول طوقه ها میزان آبشستگی کاهش بیشتری داشته است. با نصب طوقه در عمق نسبی (Z/D) 0.1 طوقه های مشبک به طول (L/D) 6، 8 و 10 به ترتیب 16.6 ، 22.3 و 24.7 درصد کاهش آبشستگی نسبت به پایه بدون طوقه را شاهد هستیم. با نصب طوقه در عمق نسبی (Z/D) 0.5 طوقه های مشبک به طول (L/D) 6، 8 و 10 به ترتیب 35.2 ، 37.4 و 38.4 درصد کاهش آبشستگی نسبت به پایه بدون طوقه را شاهد هستیم. همچنین با نصب طوقه در عمق نسبی (Z/D) 1 طوقه های مشبک به طول (L/D) 6، 8 و 10 به ترتیب 27.7 ، 31.6 و 31.4 درصد کاهش آبشستگی نسبت به پایه بدون طوقه را شاهد هستیم. با افزایش سرعت نسبی (V/Vc) از 0.54 به 0.95 به طور متوسط باعث افزایش آبشستگی به میزان 113.8 درصد شده است. با نصب طوقه در عمق نسبی (Z/D) 0.1، 0.5 و 1 به ترتیب 16.6 ، 35.2 و 27.7 درصد کاهش آبشستگی نسبت به پایه بدون طوقه را شاهد هستیم. همچنین با افزایش عمق کارگذاری طوقه های آیرودینامیک مشبک (Z /D) از 0.1 به 0.5 شاهد کاهش آبشستگی به میزان 22.3 درصد و همچنین با افزایش عمق کارگذاری طوقه های آیرودینامیک مشبک (Z /D) از 0.5 به 1 شاهد افزایش آبشستگی به میزان 11.6 درصد هستیم. به این ترتیب می توان فهمید بهترین عمق کارگذاری طوقه به اندازه نصف قطر پایه پل می باشد. همچنین شبیه سازی با مدل ریاضی Flow-3D نزدیک به مدل فیزیکی می باشد و به طور متوسط تنها 5.4 درصد خطا دارد که قابل قبول می باشد.
    کلیدواژگان: پایه پل، آیرودینامیک، طوقه مشبک، مدل فیزیکی، آبشستگی
  • بهزاد رزاقی کمارسفلی، حسینعلی علیخانی*، حسن اعتصامی صفحات 179-196
    سابقه و هدف

    شوری یکی از گسترده ترین فرآیندهای تخریب خاک بوده که باعث محدود شدن افزایش تولید محصولات غذایی در جهت تقاضای بیشتر می باشد. تلقیح گیاهان با باکتری های محرک رشد گیاه متحمل به نمک با توان تولید ACC-دآمیناز و ایندول استیک اسید، اغلب اثرات منفی ناشی از غلظت بالای نمک را کاهش داده و موجب بهبود شاخص های رشد گیاه می شوند. از اینرو هدف از این پژوهش تعیین تاثیر باکتری های ریزوسفری و اندوفیتی متحمل به نمک جدا شده از خاک ریزوسفری و ریشه های گیاه سالیکورنیا بر شاخص های رشد گیاه گندم در غلظت های مختلف شوری بود.

    مواد و روش ها

    این آزمایش در شرایط گلخانه ای در قالب طرح کاملا تصادفی به صورت فاکتوریل شامل: چهار سطح شوری: صفر، 44، 77 و 110 میلی مولار کلرید سدیم و چهار سطح باکتری: تیمارهای بدون باکتری (شاهد)، باکتری ریزوسفری، اندوفیتی و تیمار ترکیبی (ریزوسفری و اندوفیتی) در 3 تکرار طراحی و اجرا شد. پس از برداشت گیاه گندم، ویژگی های موفولوژیکی و فیزیولوژیکی آنها اندازه گیری شدند. تجزیه تحلیل داده ها با نرم افزار SAS صورت گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که عملکرد گیاه به طور معنی داری تحت تاثیر شوری قرار گرفت. افزایش غلظت کلرید سدیم از صفر به 44 میلی مولار بر همه ی شاخص های رشد تاثیر منفی نداشت و حتی در برخی موارد موجب بهبود آنها شد. اما با افزایش آن از 44 به 77 و 110 میلی مولار، شوری تاثیر منفی بر همه شاخص های رشد داشت و بیشترین تاثیر منفی در غلظت 110 میلی مولار بدست آمد. . در شرایط عدم تنش شوری حضور باکتری ها موجب افزایش عملکرد گیاه شد. در شرایط تنش شوری تلقیح جدایه های باکتری تاثیر معنی داری بر رشد گیاه داشت و موجب افزایش وزن خشک اندام هوایی (68/26-49/9 درصد)، طول ریشه (47/27-94/3 درصد) ، وزن خشک ریشه (36/47-10درصد) ، نسبت وزن خشک ریشه به وزن خشک اندام هوایی (69/20-41/19 درصد) و کاهش درصد نسبی آب برگ (71/11-2/1درصد)، سوپر اکسید دیسموتاز (8/15-63/7 درصد) و پرولین (33/33 - 5/12درصد) نسبت به شاهد شدند.

    نتیجه گیری

    به طور کلی تلقیح باکتری ها، در 7 مورد از 13 شاخص رشد مورد بررسی موجب بهبود آنها شد. دلیل عدم تاثیر در 6 مورد دیگر می تواند به نمک دوست بودن باکتری و نسبتا مقاوم بودن رقم مورد استفاده گندم نسبت داده شود. با توجه به نتایج بدست آمده در این آزمایش جهت استفاده از باکتری های محرک رشد گیاه متحمل به نمک جداسازی شده از گیاه سالیکورنیا به عنوان کود زیستی جهت بهبود شاخص های رشد، کاهش اثرات تنش شوری و افزایش عملکرد گیاه گندم نیاز به مطالعات بیشتری (استفاده از سطوح شوری بالا و رقم های گندم متفاوت) در سطح گلخانه ای می باشد.

    کلیدواژگان: باکتری های اندوفیتی، سالیکورنیا، شوری، گندم
  • احسان قاسمی*، عبدالرضا ظهیری، امیراحمد دهقانی، مهدی مفتاح هلقی صفحات 197-213
    سابقه و هدف

    یکی از مسایل عمده و مهم در مباحث مهندسی رودخانه، طراحی و احداث پل ها می باشد که علاوه بر مسایل پایداری، تخمین عمق بیشینه آبشستگی در مجاورت پایه ها نیز دارای اهمیت بسیاری است. وقوع آبشستگی موضعی یکی از دلایل عمده عدم پایداری پل ها و در نهایت شکست آن ها می باشد. در حالی که اکثر تحقیقات انجام شده در زمینه آبشستگی پایه پل ها در شرایط جریان ماندگار انجام شده است، اما در رودخانه ها و به ویژه در شرایط وقوع سیل، جریان غیر ماندگار بوده و ممکن است تغییرات زمانی دبی جریان نسبتا سریع باشد. نتایج مطالعات نشان داده شده است که در نظر گرفتن جریان غیر ماندگار، موجب پیش بینی واقعی تر واقتصادی تر عمق بیشینه آبشستگی در اطراف پایه های پل می گردد. تاکنون راه کارهای زیادی به منظور حفاظت از پایه پل ها ارایه شده است. در این پژوهش از یک راه حل غیرسازه ای و دوستدار محیط زیست برای کاهش عمق آبشستگی پایه پل ها در شرایط جریان غیر ماندگار استفاده شده است.

    مواد و روش ها

    تاکنون از مواد نانوساختار عمدتا برای اصلاح رفتار مقاومتی بتن و نیز جاده های روستایی خاکی استفاده شده است. برای دستیابی به اهداف پژوهش، رسوب بستر اطراف پایه پل با نوعی ماده نانو ساختار به نام نانورس مخلوط شد. آزمایش های آبشستگی در شرایط جریان ماندگار و غیر ماندگار برای یک پایه پل استوانه ای به قطر 35 میلی متر و در یک کانال با طول 5/9 متر، عرض و ارتفاع 40 سانتی متر و شیب کف 001/0 انجام شد. این آزمایش ها در دو حالت رسوب بستر با و بدون مواد نانورس انجام شد. برای شبیه سازی جریان غیر ماندگار از هیدروگراف های پلکانی مثلثی با زمان اوج 5/7 دقیقه و دبی های اوج 8، 12 ، 16 و 20 لیتر بر ثانیه استفاده گردید.

    یافته ها

    توسعه زمانی پدیده آبشستگی در محل پایه پل در هر دو حالت با و بدون حضور مواد نانورس مورد بررسی قرار گرفته و با هم مقایسه شد. در همه دبی های اوج، روند آبشستگی در بازه های زمانی اولیه در حالت استفاده از نانورس مشابه حالت عدم وجود این مواد اما با شیب بیشتری مشاهده شد. این روند در بازه های زمانی بعدی با شیب کمتری ادامه یافت و در نهایت به یک مقدار ثابت رسید.

    نتیجه گیری

    نتایج آزمایش های جریان غیر ماندگار نشان داد که در حالت حضور مواد نانورس در رسوب بستر با افزایش دبی جریان، عمق بیشینه آبشستگی در مجاورت پایه پل کاهش می یابد. بیشترین درصد کاهش عمق آبشستگی با اختلاف زیاد در دبی جریان بیشینه (20 لیتر بر ثانیه) و حدود 86/62 مشاهده شد. در این دبی جریان، عمق بیشینه آبشستگی از 4/47 میلی متر به حدود 18 میلی متر کاهش یافت. کمینه کاهش عمق آبشستگی با حدود 15/56 درصد در کوچکترین دبی جریان (8 لیتر بر ثانیه) به دست آمد.

    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، پایه پل، مواد نانورس، جریان غیر ماندگار، هیدروگراف
  • صالح مهموم سالکویه*، ابوطالب هزار جریبی، قربان قربانی نصر آباد، حسین شریفان، مهدی ذاکری نیا، فاطمه ولی نژاد صفحات 215-230
    سابقه و هدف

    پنبه گیاهی است که به مقدار آب آبیاری و زمان آبیاری واکنش زیادی نشان می دهد و نظر به کمبود آب در استان گلستان، لزوم استفاده بهینه از واحد آب مصرفی را بیش از پیش نشان می دهد. این امر جز با بکارگیری روش های مدرن آبیاری سطحی یا آبیاری تحت فشار و اعمال مدیریت مطلوب آبیاری و افزایش کارآیی مصرف آب محقق نخواهد شد.

    مواد و روش ها

    این آزمایش به صورت طرح کرت های خرد شده نواری در قالب فاکتوریل با سه تکرار در ایستگاه تحقیقات پنبه هاشم آباد اجرا شد. پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک از قبیل بافت خاک، وزن مخصوص ظاهری، درصد رطوبت ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی، شوری و اسیدیته خاک قبل از کشت با نمونه گیری از دو عمق 25-0 سانتی متر و 50- 25 سانتی متری اندازه گیری شد. نیاز کودی مزرعه با توجه به نتایج حاصل از آزمایشات محاسبه شد. فاصله کشت پنبه در طول سطح مورد مطالعه یکسان در نظر گرفته شد. قبل از کشت آبیاری به دلیل تامین رطوبت خاک انجام شد. کاشت دو رقم پنبه بصورت تصادفی انجام شد. در طول دوره رشد و قبل از اولین آبیاری، سیستم آبیاری بارانی تک شاخه ای اجرا شد. در طول دوره ی رشد، آبیاری بر اساس نیاز آبی کرت5I مورد سنجش قرار گرفت و آبیاری بر اساس نیاز آبی این کرت تا رسیدن به ظرفیت مزرعه ادامه یافت. در طول دوره ی رشد علایم و شاخص های اجزای عملکرد شامل اندازه گیری رشد گیاه، زمان اولین گل دهی، زمان اولین محصول و غیره و در نهایت عملکرد ثبت شد. تیمارهای مقادیر مختلف آب آبیاری شامل دیم تا آبیاری بیش از نیاز آبی به عنوان کرت اصلی و تیمارهای مقادیر مختلف کود نیتروژن شامل 0، 33، 66 و 100 درصد توصیه کودی و نیز ارقام پنبه به عنوان کرت های فرعی در نظر گرفته شدند.

    یافته ها

    نتایج نشان داد بیشترین عملکرد با 4362 کیلوگرم در هکتار مربوط به تیمار 4I و کمترین عملکرد مربوط به تیمار دیم (بدون آبیاری) با 3379 کیلوگرم در هکتار بود. عملکرد تیمارهای 2I، 3I، 4I، 5I و 6I نسبت به تیمار دیم (1I) به ترتیب به میزان 2/2، 7/16، 1/29، 1/8 و 7/15 درصد بیشتر بود. در بین تیمارهای کودی بیشترین عملکرد مربوط به تیمار بدون نیاز کودی بود که اختلاف آن با تیمارهای 66 و 100 درصد نیاز کودی معنی دار بود. در حالی که کمترین عملکرد مربوط به تیمار 66 درصد نیاز کودی بود. در سال تحقیق انجام شده (1391) به علت بارندگی های مناسب در فصل کشت، بوته های پنبه از رشد مناسبی برخوردار بودند و هر گونه آب اضافی یا کود نیتروژن باعث تسریع رشد رویشی شد که در نهایت منجر به کاهش رشد زایشی و متعاقب آن کاهش عملکرد شد. از نظر درصد زودرسی، تیمارهای دیم و 4I زودرس ترین و دیررس ترین تیمارها بودند. مقادیر مختلف کود نیتروژن تاثیری بر درصد زودرسی نداشتند. بیشترین تعداد قوزه در بوته مربوط به تیمارهای 5I و 6I بود که اختلاف آن با تیمارهای 1I و2I معنی دار بود اما با تیمارهای 3I و 4I معنی دار نبود. میزان مصرف کود نیتروژن از 0 درصد تا 100 درصد نیاز کودی تاثیر معنی داری بر تعداد قوزه در بوته نداشت.

    نتیجه گیری

    عملکرد رقم گلستان به میزان 9/17 درصد از رقم ب557 بیشتر بود. کارایی مصرف آب در تیمار دیم و تیمار آبیاری کامل بترتیب به میزان 1.51 و 0.81 کیلوگرم بر متر مکعب در هکتار بود. رقم ب557 زودرس تر از رقم گلستان بود. دو رقم پنبه به نام-های گلستان و ب557 از نظر تعداد قوزه در بوته یکسان بودند. پیشنهاد می گردد از رقم گلستان به عنوان الگوی کشت پایه انتخاب گردد. در سال های زارعی پر آب بصورت دیم کاشت انجاب شود و یا آبیاری به صورت تکمیلی انجام پذیرد

    کلیدواژگان: آبیاری بارانی، کارایی مصرف آب، کم آبیاری، اقلیم گلستان
  • حمیدرضا متقیان*، سیده زهره کیانی هرچگانی، علیرضا حسین پور صفحات 231-246
    سابقه و هدف

    امروزه استفاده از کودهای حاوی روی برای برطرف کردن کمبود این عنصر و بهبود عملکرد و کیفیت محصولات کشاورزی گسترش یافته است. برای دستیابی به مدیری صحیح کوددهی و در نتیجه حفاظت خاک و آب در مقابل کاربرد بیش از حد روی و تجمع آن در خاک، آگاهی از قابلیت استفاده و آزادشدن روی جذب شده پس از کاربرد در خاک ضروری است. از طرفی وجود آنیون ها در آب آبیاری، کودهای کشاورزی و لجن فاضلاب می تواند بر جذب، واجذب و قابلیت استفاده عناصر غذایی از جمله روی اثرگذار باشد. معمولا با استفاده از ضرایب همدماهای جذب به بررسی ویژگی های جذب روی در خاک ها پرداخته می شود؛ درحالی که قابلیت استفاده عنصر جذب شده در خاک از نظر حاصلخیزی خاک اهمیت دارد. در این مطالعه به بررسی اثر آنیون های ارتوفسفات، نیترات و کلرید بر واجذب و قابلیت استفاده روی جذب شده در پنج نمونه خاک آهکی استان چهارمحال و بختیاری پرداخته شد.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق برای بررسی آزادشدن و قابلیت استفاده روی جذب شده، از محلول حاوی غلظت های 25، 50، 75، 100، 150 و 200 میلی گرم بر لیتر روی از منبع ZnSO4 در حضور الکترولیت های KH2PO4، KNO3و KCl (غلظت الکترولیت ها برابر با 50 میلی مولار) استفاده شد. پس از جذب روی در خاک ها، مقدار روی قابل استفاده پس از جذب در خاک با روش DTPA-TEA و واجذب آن با محلول کلرید کلسیم 01/0 مولار تعیین شد. مقدار روی آزادشده با کلرید کلسیم 01/0 مولار به صورت غیراختصاصی جذب شده بود و روی جذب شده به صورت اختصاصی از تفاضل بین مقدار روی جذب شده و روی عصاره گیری شده با کلرید کلسیم 01/0 مولار محاسبه شد.

    یافته ها

    بر اساس نتایج به دست آمده بیشترین مقدار روی جذب شده در حضور هر سه آنیون، به صورت اختصاصی بود. درصد روی جذب شده به صورت اختصاصی در خاک ها در حضور آنیون نیترات بیش از دو آنیون دیگر (05/0 < p) در دامنه 84/99 تا 99/99 درصد و در حضور آنیون کلرید 65/99 تا 80/99 درصد و در حضور آنیون ارتوفسفات در دامنه 55/99 تا 72/99 درصد بود. به طورکلی، مقدار قابل استفاده روی جذب شده در خاک ها در حضور آنیون ارتوفسفات در دامنه 41 تا 43 درصد، در حضور آنیون نیترات در دامنه 49 تا 54 درصد و در حضور آنیون کلرید در دامنه 58 تا 61 درصد بود.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که بیشترین مقدار قابل استفاده روی جذب شده به ترتیب در حضور آنیون های کلرید، نیترات و ارتوفسفات عصاره گیری شد (05/0 < p). تقریبا 50 درصد روی جذب شده با استفاده از عصاره گیر DTPA-TEA استخراج شد. در حضور همه آنیون ها بیش از 99 درصد روی به صورت غیراختصاصی جذب شده بود. بنابراین، روی در مکان های اختصاصی جذب و کلرید کلسیم 01/0 مولار توانایی آزادسازی این عنصر را نداشت. نتایج این تحقیق نشان داد که مصرف توام کود فسفره و روی در خاک ها می تواند به کاهش مقدار روی عصاره گیری شده با DTPA-TEA (قابل استفاده) در خاک های آهکی تیمارشده با این دو عنصر نسبت به خاک تیمارشده با روی منجر شود.

    کلیدواژگان: روی، جذب غیراختصاصی، قابلیت استفاده، ارتوفسفات
  • زهرا کوهی، معصومه فراستی*، سید مرتضی سیدیان، عبداللطیف قلی زاده صفحات 247-261
    سابقه و هدف

    شناخت عوامل تاثیرگذار بر حرکت آب و املاح در نیمرخ خاک و استفاده از مواد اصلاح کننده ی جدید نظیر بیوچار می تواند کمک شایانی به مدیریت صحیح برای کاهش آبشویی نیترات از منطقه رشد ریشه و جلوگیری از آلودگی آب های زیرزمینی نماید. زغال زیستی از پیرولیز زیست توده های مختلف تحت شرایط بی هوازی (یا شرایط کم اکسیژن) تولید می شوند. ظرفیت جذب زغال زیستی به خصوصیات فیزیکی- شیمیایی آن بستگی دارد که تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله نوع ماده خام، اندازه ذرات، دمای پیرولیز، نرخ تغییرات دمایی و زمان نگهداشت دما می باشد.

    مواد و روش ها

    بیوچار گندم و کلزا با آسیاب کردن از کاه و کلش آنها و بعد از خشک شدن آن، با استفاده از کوره در شرایط بدون اکسیژن به مدت 4 ساعت در دمای 600 درجه سانتیگراد ، تهیه شد . تیمار های آزمایش شامل شاهد (ستون خاک بدون بیوچار)، ترکیب خاک و بیوچار(2 و 4 درصد) و ستون های با ارتفاع های 10 و 20 سانتی متری بود. ستون هایی با ارتفاع 10 و 20 سانتیمتر و قطر 160میلیمتر تهیه کرده و مخلوطی از بیوچار(2 و 4 درصد) و خاک در ستون های خاک ریخته شد. قبل از شروع آزمایش ها، به منظور آبشویی کامل خاک، ده برابر حجم آب تخلخل آب مقطر به هر یک از ستون های خاک ، خاک و بیوچار 2 درصد، خاک و زغال 4 درصد و خاک و بیوچار گندم و کلزا 4 درصد اضافه شد. سپس روز اول آزمایش یک حجم آب تخلخل آب مقطر در هر یک از ستون ها ریخته شد. روز دوم و سوم یک حجم آب تخلخل محلول نیترات با غلظت های 20، 50 و 100 میلی گرم برلیتر، روزهای چهارم، پنجم، ششم و هفتم یک حجم آب تخلخل آب مقطر به هر یک از ستون ها اضافه شد. در همه روزهای آزمایش در زمان های مختلف از خروجی ستون ها نمونه گرفته شد. سپس با استفاده از کاغذ صافی محلول صاف شد و با دستگاه اسپکتوفتومتر غلظت نیترات اندازه گیری شد تا بتوان میزان نیترات آبشویی شده و جذب شده را تعیین نمود.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که افزودن بیوچار به خاک در هر دو سطح به ویژه بیوچار ترکیبی موجب کاهش معنی دار آبشویی نیترات نسبت به شاهد در همه روزها شد. به طور کلی، میزان آبشویی نیترات در تیمارهای 4 درصد بیوچار نسبت به تیمار شاهد و بیوچار 2 درصد کمتر بود. همچنین در ارتفاع 20 سانتی متر، میزان آبشویی نیترات از ستون خاک کاهش یافت.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج به دست آمده، استفاده از بیوچار ترکیبی کلزا و گندم باعث کاهش بیشتر آبشویی نیترات از خاک شد.

    کلیدواژگان: بیوچار، سطح ویژه، گندم، کلزا، آبشویی نیترات
  • علیرضا واعظی*، مجید باقری، علیرضا خانجانی صفدر صفحات 263-276
    سابقه و هدف

    یکی از نگرانی های اصلی در استفاده از معادله جهانی هدررفت خاک (USLE) در بسیاری از مناطق از جمله در مناطق تحت فرسایش شدید، عدم اطمینان در مورد عامل پوشش گیاهی (C) برای محصولات مختلف کشاورزی است. با وجود آن که در برخی کشورها از جمله آمریکا، اطلاعات زیادی در مورد عامل پوشش گیاهی در دسترس می باشد، اما این مناطق تفاوت های بسیار زیاد اقلیمی و پدولوژیکی با مناطق دیگر به ویژه مناطق نیمه خشک دارند. گندم دیم از مهمترین محصولات کشاورزی در این مناطق است که با تراکم و فاصله ردیف های مختلف در کشتزارهای شیب دار کاشته می شود. هیچ اطلاعاتی در مورد تاثیر تراکم بذر و فاصله ردیف کشت بر عامل پوشش گیاهی در گندم دیم منطقه نیمه خشک وجود ندارد.

    مواد و روش ها

    آزمایش مزرعه ای با دو تراکم بذر گندم (90 و 120 کیلوگرم در هکتار) و دو فاصله ردیف (20 و 25 سانتی متر) در کرت های آزمایشی همراه با کرت های شاهد (بدون کشت بذر) انجام گرفت. آزمایش با طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در شیب 10 درصد زمین طی 1394تا 1395 اجرا شد. بذر گندم توسط ردیف کار 9 و 11 ردیفی برای ایجاد فاصله 25 و 20 سانتی متر بین ردیف ها کشت شد. 18 کرت با ابعاد 5 متر طول در 5/1 متر عرض در مزرعه برای اندازه گیری هدررفت خاک از بارش های طبیعی در طی مهر1394 تا تیر 1395 احداث شد. عامل پوشش گیاهی (C) برای هر کرت کاشته شده از مقدار هدررفت خاک از آن کرت به مقدار هدررفت خاک از کرت شاهد با فاصله ردیف یکسان (بدون کشت بذر) تعیین شد. برای تحلیل آماری وجود تفاوت معنی دار بین دو فاصله ردیف کشت یا بین دو تراکم بذر از نظر عامل پوشش گیاهی، از آزمون t جفتی استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که عامل پوشش گیاهی (C) در تراکم بذر 90 و 120 کیلوگرم در هکتار به ترتیب 42/0 و 43/0 است. مقدار عامل پوشش گیاهی بین دو تراکم بذر از نظر آماری معنی دار نبود. افزایش تراکم بذر در ردیف های کشت، رشد بوته های گندم را به دلیل افزایش شدت رقابت در گیاهان روی هر ردیف، کاهش داد. مقدار عامل پوشش گیاهی در خطی کار 9 ردیفی با فاصله ردیف کشت 25 سانتی متری برابر 34/0 بود در حالی که مقدار آن برای خطی کار 11 ردیفی 51/0 بود که نشان دهنده افزایش 33 درصدی و معنی دار در مقدار عامل پوشش گیاهی بود (p<0.05). در روش کشت 9 ردیفی از یک سو با افزایش سطح مقطع عرضی شیار، تنش برشی جریان و احتمال هدررفت خاک و در نتیجه مقدار عامل پوشش گیاهی کمتر شد و از سوی دیگر، رقابت اندکی بین گیاهان در ردیف های کشت وجود داشت. از این رو هدررفت خاک در کرت تحت کشت به مراتب کمتر از کرت بدون پوشش بود. برهمکنش تراکم بذر و فاصله ردیف از نظر تاثیر بر عامل پوشش گیاهی معنی دار نبود. کم ترین مقدار عامل پوشش گیاهی (C) در کشت با خطی کار 9 ردیفی (با فاصله ردیف کشت 25 سانتی متر) با تراکم کشت 120 کیلوگرم در هکتار به دست آمد.

    نتیجه گیری

    این پژوهش نشان داد که عامل پوشش گیاهی در گندم دیم بین 33/0 تا 51/0 متغیر است. تراکم کشت بذر عامل مهم تعیین کننده مقدار عامل پوشش گیاهی نبود در حالی که فاصله ردیف کشت به طور چشمگیری مقدار این عامل را تحت تاثیر قرار داد. مقدار عامل پوشش گیاهی گندم را می توان با تغییر فاصله ردیف از 11 ردیفی (با فاصله ردیف کشت 20 سانتی متر) به 9 ردیفی (با فاصله ردیف کشت 25 سانتی متر) با تراکم بذر 120 کیلوگرم در هکتار به طور قابل توجهی کاهش داد.

    کلیدواژگان: باران طبیعی، تنش برشی جریان، سطح مقطع عرضی شیار، هدررفت خاک
  • فاطمه احمدنیا*، علی عبادی، مسعود هاشمی، اکبر قویدل صفحات 277-290
    سابقه و هدف

    گیاهان پوششی یک استراتژی برای تقویت سلامت و کیفیت خاک در سیستم های کشاورزی می باشد. ارتباط گیاهان پوششی با فعالیت های زیستی خاک جزء مهمی از سلامت خاک است. گیاهان پوششی از طریق تاثیر بر کربن آلی خاک بسیاری از ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک را تحت تاثیر قرار می دهد. علاوه بر این از طریق رشد و ایجاد پوشش مناسب در سطح خاک مانع از هدررفت عناصر غذایی می گردد. هدف از پژوهش حاضر مقایسه اثر تیمارهای مختلف گیاهان پوششی به-صورت تک کشتی و کشت مخلوط بر بهبود خصوصیات فیزیکی و زیستی خاک در کوتاه مدت بود.

    مواد و روش ها

    به منظور بررسی تاثیر کشت گیاهان پوششی بر برخی خصوصیات فیزیکی و زیستی خاک آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه محقق اردبیلی در سال 1396 اجرا شد. تیمارهای آزمایشی شامل کشت چاودار (Secale cereal)، خلر (Lathyrus sativus) و ماشک گل خوشه ای (Vicia villosa) به صورت تک کشتی (100 درصد) و کشت مخلوط دوگانه و سه گانه به ترتیب با نسبت های بذر 50 و 3/33 درصد بود. مبنای میزان بذر مصرفی در کشت خالص برای گیاه چاودار، خلر و ماشک گل خوشه ای به ترتیب 100، 25 و 25 کیلوگرم در هکتار بود.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که بیشترین زیست توده گیاهان پوششی (530 گرم در متر مربع) در تیمار تک کشتی چاودار و کمترین زیست توده گیاهان پوششی در تک کشتی ماشک گل خوشه ای و کشت مخلوط ماشک گل خوشه ای+ خلر (به ترتیب 5/85 و 6/91 گرم در متر مربع) در زمان خاتمه دادن به رشد گیاهان پوششی به دست آمد. همچنین نتایج مقایسه میانگین ها نشان داد که بیشترین ماده آلی(53/0 درصد) و جمعیت میکروبی خاک (2600000 عدد در گرم) از تیمار کشت مخلوط چاودار+ خلر+ ماشک گل-خوشه ای به دست آمد. ماده آلی خاک در مقایسه با تیمار کنترل بدون گیاه پوششی در کشت مخلوط چاودار+ ماشک گل خوشه ای + خلر 3/11 درصد افزایش داشت. بیشترین تعداد کرم های خاکی براساس نتایج بدست آمده به تیمار تک کشتی چاودار تعلق داشت. بطور متوسط کرم های خاکی در کل تیمارهای گیاهان پوششی نسبت به کنترل بدون گیاه پوششی 5/80 درصد افزایش نشان داد. همچنین کمترین میزان جرم مخصوص ظاهری خاک مربوط به تیمار کشت مخلوط چاودار+ ماشک گل خوشه ای 01/1 گرم بر سانتی متر مکعب بود. جرم مخصوص ظاهری خاک در کشت مخلوط چاودار+ خلر نسبت به تیمار کنترل 17/6 درصد کاهش یافت. گیاهان پوششی زمان لازم برای نفوذ آب به خاک را کاهش داد. کمترین زمان لازم برای نفوذ آب به خاک در حین و خاتمه رشد گیاهان پوششی به ترتیب از تیمارهای تک کشتی ماشک گل خوشه ای 39/8 ثانیه و کشت مخلوط چاودار+ خلر 99/4 ثانیه به دست آمد.

    نتیجه گیری

    گیاهان پوششی چه به صورت تک کشتی و یا مخلوط حتی در یک فصل رشد خصوصیات فیزیکی و زیستی خاک را بهبود بخشید. چاودار و ماشک گل خوشه ای در کشت مخلوط دوگانه و سه گانه بیشترین تاثیر را داشت. واژه کلیدی: جمعیت میکروبی خاک، زیست توده گیاهان پوششی، سلامت خاک، کربن آلی خاک، کرم های خاکی.

    کلیدواژگان: جمعیت میکروبی خاک، زیست توده گیاهان پوششی، سلامت خاک، کربن آلی خاک، کرم های خاکی
|
  • Gholamreza Khosravi, Amir Sadoddin *, Majid Ownegh, Abdolreza Bahremand, Hossein Mostafavi Pages 1-29
    Background and objectives

    To characterize and to assess all the complexities and to develop river ecosystem management plans, it is needed that all components at different spatial and temporal scales to be considered. In this regard, a hierarchical multi scale framework has been applied as a flexible, open ended approach to conduct hydro-morphological assessment and also to support river basin managers through exploring the causes of hydro-morphological management problems and devising sustainable solutions. The framework has been suggested by REFORM Project (REstoringrivers FOR effective catchment Management). Generally, the hydro-morphological assessment framework and management plan cycle in river basins consists of four main steps as: 1) Delineation and characterization of spatial units; (2) Hydro-morphological assessment of past, current and future trends; 3) Identification and prioritization of pressures and 4) Developing management plan and implementing measures for restoration and rehabilitation. Based on the interim results of an ongoing PhD research program, this paper focuses on the first step in the framework for the Til-abad Watershed in Golestan Province, North of Iran.

    Materials and methods

    Remote sensing techniques and the GIS environment complemented by a series of field surveys, and some data and information on hydrology, climate, topography, geology and land cover, valley characteristics, and channel and floodplain morphology were utilized to divide the river system into internally consistent spatial units including bio-geographical regions, catchments, landscapes, river segments, river reaches and geomorphic units.

    Results

    Based on the above-mentioned methodological framework, the hierarchy of spatial units in the study area contains two units of bio-geographical region, one unit of catchment, four units of landscape, eight segments units and 26 Reach units.

    Conclusion

    The results of this research has important contributions to systemic hydro-morphological assessment and development of management plans in the Til-abad Watershed by increasing process understanding and by providing descriptions on the characteristics and the relationship between different spatial units. This hierarchical multi-scale framework has the applicability and generalizability to other river basins in Iran formulating the integrated assessment and management practices. Based on the above-mentioned methodological framework, the hierarchy of spatial units in the study area contains two units of bio-geographical region, one unit of catchment, four units of landscape, eight segments units and 26 Reach units. The results of this research has important contributions to systemic hydro-morphological assessment and development of management plans in the Til-abad Watershed by increasing process understanding and by providing descriptions on the characteristics and the relationship between different spatial units. This hierarchical multi-scale framework has the applicability and generalizability to other river basins in Iran formulating the integrated assessment and management practices.

    Keywords: Hydro-morphology, River management, landscape unit, Reach unit, REFORM Project
  • Mojtaba Faridpour, Batool Zeynali *, Sayad Asghari, Ardavan Ghorbani, Majid Rezaei Banafshe Pages 31-57
    Background and objectives

    One of the most important natural hazards that is affecting a large number of people, due to extensive damage, is drought. Drought is also a phenomenon directly related to the issue of water scarcity and because of its reversibility, it can affect the various aspects of human life and the environment. The drought affects almost all the determinants of the hydrological cycle from the onset of precipitation and then the surface water flow and eventually storage in groundwater. Therefore, in this research, due to the results of the stable process of precipitation and temperature in the Ardabil DareRood basin, SPI Index which relies on precipitation, with the RDI index which combines the parameters of potential evapotranspiration and precipitation, were compared and evaluated in different time intervals.

    Materials and methods

    In this study, in order to identify drought and wet periods, it was used from monthly precipitation data, Minimum and maximum monthly temperature for seven synoptic stations, for a 30 years (1985-2014) in the Ardabil DareRood basin in the northwest of Iran. In order to identify the trend in the precipitation and temperature series in this research was used Man-Kendall (MK) and Sen's slope (Sen) models. Also, to assess the long-term stability of the trend in the time series was used the LOWESS curve (at a significant level of 5%). Also using Aridity index, four stations in the arid area and three stations in the semi-arid region were established. In order to calculate the RDI index, the values of potential evapotranspiration were use. The amount of PET in the RDI index using monthly temperature values, and was obtained by the Hargreaves method. Finally, SPI and RDI indices were compared in 3, 6, 9, and 12-month scales.

    Results

    The results of the LOWESS curve showed that the annual temperature at all stations follows an incremental scenario. While the precipitation behaves differently and often is decreasing. The results also showed that SPI and RDI indices are very similar in different time scales, and R2 is in most cases greater than 0.90. The extreme drought the observed in SPI and RDI models is related to the Ardabil station in 2010-2011 on a 3-month scale, whose values were respectively -3/11 and -3/09. Also, the results showed that the RDI index that Extreme and severe wet values it’s larger than SPI. Eventually, both indices are many similarities with each other but because of RDI's use of PET, It can be used more widely for arid and semi-arid regions of Iran

    Conclusion

    this research, two SPI and RDI indices were used to compare the drought events in the DarehRood Ardabil basin of the northwest of Iran.Due to the dry and semi-arid climate of most regions of Iran, It is very probable that the amount of precipitation is zero in some seasons. Therefore precipitation-based indices such as SPI may have less efficiency than RDI index, which, in addition to rainfall, uses potential evapotranspiration (PET) in their formulation. Considering the importance of PET parameter in agriculture and water resources management in Iran, It is necessary to examine the RDI index in other regions of Iran, such as the northwest and mountainous regions of Iran and its results can be compared with other indicators such as the important and highly applicable SPI indicator.

    Keywords: Drought Indices, Potential evapotranspiration, Linear regression, LOWESS curve, DarehRood Ardabil basin
  • Soheyla Fahmideh, Masoud Davari *, Mohammad Reza Mosaddeghi, Zahed Sharifi Pages 59-78
    Background and Objectives

    Soil organic carbon (SOC), as a great constitute of soil organic matter (SOM), has an important role in chemical, physical and biological processes of soil. SOM or SOC is a key parameter of soil quality and a soil fertility indicator. SOM has an essential role in formation of soil aggregate and its stability, water and nutrients adsorption, water holding capacity, infiltration of air and water, hydraulic conductivity, soil water repellency and carbon sequestration. Various studies have shown that the quantity and quality of SOM can be affected by anthropogenic activities such as farming practices and other economic development activities. It has also been reported a high rate of SOM loss on eroded lands. Hence, monitoring temporal and spatial variation of SOM is essential for evaluating long-term soil productivity management. However, conventional soil sampling and chemical measurement of SOC, especially in large geographic scale, is tedious, time consuming and expensive. Therefore, rapid and precise assessment of SOC content can be useful in long-term management of soil. The objective of this study was to investigate the ability of soil visible-near infrared (Vis-NIR) spectroscopy for estimating SOC in Zrebar lake watershed of Marivan, Kurdistan province, Iran.

    Materials and Methods

    A total of 100 soil samples were collected from the studied region, with an area about 10718 hectares. The spectral reflectance and physicochemical properties of all soil samples were measured under laboratory controlled conditions. After recording of the spectra, different pre-processing methods were applied and compared. Then, pedo-transfer functions (PTFs) and specto-transfer functions (STFs) were developed to estimate SOC content using stepwise multiple linear regression (SMLR). The accuracy and reliability of the derived PTFs and STFs were evaluated using coefficient of determination (R2), normalized root mean square error (NRMSE), mean error (ME), index of agreement (d), and ratio of performance to deviation (RPD) statistics.

    Results

    Based on the results, soil organic carbon showed high and significant (significance level of 1%) correlations with spectral reflectance values at wavelengths 858 and 1916 nm. The results indicated that the derived PTFs had the higher accuracy (R2avg=0.83, NRMSEavg = 24.55%) to estimate SOC in comparison with the STFs (R2avg=0.44, NRMSEavg= 44.31%). However, SOC could be also fairly estimated by the derived specto-transfer functions (Ravg2=0.52, RPDavg= 1.44).The results also revealed that the Savitzki–Golay smoothing filter with 1st order derivative was the best spectral pre-processing method to reduce the effect of random noise and improve the calibration models.

    Conclusion

    Overall, the results indicated that although the performance of STFs was not superior to the corresponding PTFs for estimating SOC, but this approach can be used as a reasonable indirect method in case of unavailability of PTFs.

    Keywords: Soil spectral reflectance, Soil organic matter (SOM), Stepwise multiple linear regression
  • Mehdi Komasi *, Behrang Beiranvand, Ahmad Reza Mazaheri Pages 79-97
    Background and Objectives

    In earth dams, due to different properties of materials core and shell, heterogeneous settlement occurs between different sections of the dam. This action leads to a phenomenon of arching which creates some transverse cracks in the impermeable section of the dam, especially near the dam connection to the lateral walls, which can be expanded during the first period of dewatering and with the sudden application of reservoir water pressure to core. Ultimately, in more critical situations, it leads to hydraulic failure and causes the scouring phenomenon and jeopardizes the safety of the dam. In this research, the results of instrumental analysis of main stresses and arching coefficients of the Eyvashan earth Dam core during the first dewatering period were compared with the results of Geostudio and Plaxis software. The results show that the highest arching rate after dewatering has been applied at the upper levels, but the highest percentage of arching from the beginning of construction to the end of the dewatering stage was equal to 46% and at 1/3 of the height of the core from the floor. In addition, due to the ratio of arching coefficient in the range of 0.55-0.66, the dam in terms of arching in the first dewatering period is normal and there is no problem in terms of hydraulic deflection.

    Materials and Methods

    The Eyvashan earth Dam is located 1.5 km from the upstream of the village of Eyvashan and about 57 km from Khorramabad city on the Horoud River. The dam is rock fill type with a Vertical core, with a height of 62 m, a crest height of 1868 m and a normal elevation of 1864 m above sea level. The strain-strain analysis of the Eyvashan dam was performed based on Mohr-Columb behavioral models in terms of strain condition using Geostudio and Plaxis software. For analysis of stress-strain and consolidation settlement, the modeling has been done in eight layers.

    Results

    By study and comparing the arching coefficient obtained from the Electrical Pressure Cell installed in the Eyvashan earth dam and Numerical analysis results, it was determined that the arching coefficient in the different levels of the core is in the conventional range and the risk of arching do not notice the dam. Αccording to the graphs from the results of the observational data, the highest percentage of arc in the near-filter elements occurred. In addition, the comparison of instrumental results with the results of the numerical analysis of matching is about 90%.

    Conclusion

    By comparing the results of measured and predicted total stresses with Geostudio and Plaxis software, it was found that the total stresses obtained from numerical analysis in the Total Pressure Cell installed at one level are approximately the same and are not significantly different, and the function of the software is appropriate. In addition, the difference in the total pressure values obtained from the instrumentation and the numerical analysis can be due to differences in the specific gravity of the materials in the design and the reality or due to errors and inappropriate performance of the tool.

    Keywords: Arching, Total stress, Instrumentation, Eyvashan earth dam
  • Iman Ahmadianfar *, Mehdi Jamei, Zahra Khajeh Pages 99-118
    Background and objectives

    Optimal operation of dams' reservoirs, as one of the most important water resource systems, has a high complexity. This complexity is due to the stochastic nature of the river discharge, the high dimensionality, and conflicting objectives of reservoir operation problems. Increasing the number of dams, placing dams relative to each other and having different objectives will significantly increase the dimensions of the problem, which can complicate and non-linearize the structure of these problems. In this research, with respect to the unique nature of evolutionary algorithms (EAs) in the evaluation of objective functions and the probability of low localization in the local optimum solutions, a hybrid of differential evolution (DE) and particle swarm optimization (PSO) with multi-strategy (DEPSO) is used to optimize operation of a system with three reservoirs of Karoon1, Godar, and Dez with the purpose of hydropower generation.

    Materials and methods

    In this research, by modifying the parameters and factors affecting both algorithms of DE and PSO, a new hybrid algorithm is presented. The proposed algorithm (DEPSO) promotes the local and global search capability of the basic DE algorithm to obtain optimal operating policies. Firstly, the efficiency and accuracy of the proposed algorithm are evaluated using the Ackley and Griewank mathematical functions. After that, the results of the DEPSO were compared to the DE, PSO, and ABC algorithms. Finally, the proposed algorithm is applied to optimally solve a three-reservoir system in Iran to generate hydropower energy. It is worth mentioning that the results are presented in ten different runs for all problems to evaluate the reliability and accuracy of the contestant algorithms.

    Results

    The obtained results by the proposed hybrid algorithm (DEPSO) indicated that the average of objective function value for 10 runs and during 15-year operation period was 14.33, 10.00, and 38.50 percent better than those form the DE, ABC, and PSO algorithms, respectively. And also, by increasing the number of operation period from 180 to 240 monthly periods, the average of objective function value calculated by the DEPSO for 10 runs was 14, 22, and 35 percent better than those from the DE, ABC, and PSO, respectively.

    Conclusion

    Regarding the calculated results using the DEPSO, it can be clearly seen a significant improvement in the objective function value compared to the DE and PSO algorithms, and especially with the increase of decision variables from 180 to 240 the performance of the method was more suitable than the other algorithms. This indicates the superior performance of this method compared to the other algorithm for optimizing the hydropower energy generated from multi-reservoir systems.

    Keywords: Hybrid of Differential Evolution, Particle Swarm Optimization, Optimization of reservoir operation, Hydropower Dam, Multi-reservoir system
  • Alireza Khoshkonesh, Saeed Gohari *, Hossein Banejad Pages 119-138
    Background and Objectives

    The floodplains are relatively flat lands in the vicinity of the rivers with the residential, industrial or agricultural usage. The sudden breakdown of large dams leads to the formation and propagation of devastating flood waves over the downstream. The flood propagation occurs over the floodplains due to the topographic variations and in-stream obstacles such as bridges. These waves are developed one and two dimensional over a small reach of the river and floodplains, respectively. In the hydrodynamic simulations, two-dimensional characteristics of the dam-break flow over the floodplains have been studied scarcely. Therefore, the combined effects of the floodplains obstacles, constriction and the bottom barriers are calculated over the dam-break flow characteristics.

    Materials and Methods

    In the present study, the moving particle semi-implicit (MPS) method was used to the numerical study of the dam-break flow characteristics over the floodplain. From advantages of this method are including the incompressibility, the particle-based and using of powerful models of gradients and Laplacian in velocity-pressure corrections without any complex smoothing functions. Hence, the effects of the reservoir initial water level, the shapes of the obstacles - lateral transitions as well as the bottom barriers on the hydraulic parameters were studied in 15 various cases. The floodplain obstacles are cylindrical, cubic, rhomboidal and asymmetric, and the bottom barriers are cubic. At first, the sensitivity analysis was carried out on three particles diameters including the 0.01, 0.015 and 0.20 m. Finally, the diameter of the particles equal to 0.015m was adopted as the water particles size in the model. The simulations carried out through more than 280000 spherical particles, with the second order spatial and temporal accuracy.

    Results

    The precision of the numerical results was calculated using the NRMSE normal error through the comparison with the previous experimental one. The results demonstrated that evacuation of the reservoir occurs in numerical solutions faster than the experimental. Therefore, the MPS model under and overestimates the values of the free-surface profile height and the flow propagation velocity, respectively. The impact of flow to the floodplain obstacles leads to the rising up and the formation of a three-dimensional flow at the obstacles place, the lateral constrictions and the bottom obstacles. Further, the shape of the obstacles represents a crucial factor in the free surface profile deformations, the horizontal component of the surface velocity, and the drag resistance forces applied to the flow.

    Conclusion

    Normal error values showed that the accuracy of the MPS method in the calculation of the free surface longitudinal profile deformations are variable between 88 and 91 percent.

    Keywords: Floodplain, Moving particles semi-implicit, Instantaneous dam break, Obstacles, Lateral transitions
  • Arash Koohizadeh Dehkordi *, Hossein Samadi, Boroujeni, Milad Khastar Borujeni, Rouhallah Fatahi Pages 139-158
    Background and objectives

    The study of changes in the behavior of rivers is of particular importance in the protection of aquifers and the determination of the boundaries of the river bed, as well as the reduction of possible damages. Dams are among the structures that have the greatest impact on river morphology. Therefore, it is very important to study the morphology of rivers leading to large dams in planning and ease of strategic decision making on the construction of engineering structures along the river. In recent years, due to the unique characteristics of remote sensing and satellite images, many studies have been done to investigate the morphological changes of rivers. In this research, the study uses 26 Landsat satellite images to investigate the morphological changes of the Bazoft River in a long time period between 1985 and 2015.

    Materials and Methods

    In order to evaluate the morphology of a river, determination of the morphological parameters such as river boundary displacement, changes in the area caused by erosion and accretion of the banks in the long and short periods is essential. It should be noted that the short and long term periods were 1 and 10 years, respectively. To determine the required satellite image data, 26 frames of Landsat satellite images were selected and analyzed using ENVI and GIS softwares. Finally, the map of the studied river boundary was prepared and difference between the main channel of the river on the left and right bank on the cross section in two different years was considered as the main channel movement in that time interval. The negative and positive values of the main channel movement show accretion(land development) and erosion (land degradation), respectively.

    Results

    The results showed that the most changes occurred in the 62 to 84 km range of Bazoft River, which is due to the presence(existence) of riffles near the Mavarz hydrometric station and numerous lateral branches in these two intervals. Investigation the area of erosion and accretion in long-term periods showed that in the years 1985-1994, 1994-2005 and 2005-2015, the river was associated with coastal accretion. For the 30-year period of 1985-2015, the average accretion and erosion of the river was estimated to be about 69.43 and 42.34 hectare, respectively. Due to accretion about 27.09 hectare of new land has been created in the studied period time. In the short run, the results showed that there is no significant difference between the mean accretion and erosion of the left bank, and on this bank the accretion area is about 2% more than erosion, whereas on the right bank of accretion, there were about 8 % of the erosion that this difference is meaningful at 95 %.

    Conclusion

    Investigation of the morphological changes of Bazoft River using satellite images in a thirty-year period showed that the most changes are in the range of 62 to 84 kilometers of the river, which it can be considered for the river management planing such as river protecting. The most accretion area was observed near the Mavarz hydrometric station and adjacent to Khuzestan-Chahar Mahal and Bakhtiari road so it can be proposed as a suitable place for sand and gravel harvesting as a nonstructural method for river protection. Generally, the left bank was more prone to erosion, while the amount of accretion in the right bank is greater than the erosion.

    Keywords: River morphology, Remote sensing, Spectral Analysis, North Karoun
  • Amirabbas Kamanbedast *, Alireza Mohammadian, Amin Bordbar, Alireza Masjedi, Mohammad Heidarnejad Pages 159-177
    Scouring is one of the main reasons for the failure of bridges in the United States and the world. The flow characteristics, the base shape and the angle of its deposition relative to the flow and characteristics of the sediments are all factors that interfere with the complexity of the scouring problem of bridge bridges. It should be noted that the final scour depth created near the bridge base is equal to the total erosion depth due to local, general, and narrowing of the flow width. Determining the depth of erosion within the range of bases requires knowledge of the displacement of sedimentary materials in the river bed. The bases disrupt the normal flow of the river, and the turbulence and disturbances resulting from it erode sedimentary materials around the base. Since the propagation of the scour hole threatens the stability of bridge structure, a common engineering practice in the field of river engineering involves the prediction of scour depth to take necessary controlling measures. Accordingly, this study aimed at investigating the effect of air foil lattice collars on airfoil bridge piers. According to the results, scouring decreased further with increasing collar length. By installing lattice collars with a length (L/D) of 6, 8, and 10 at a relative depth (Z/D) of 0.1, scouring reduced by 16.6, 22.3 and 24.7%, respectively, compared with a collarless bridge pier. By installing lattice collars with a length (L/D) of 6, 8, and 10 at a relative depth (Z/D) of 0.5, scouring reduced by 35.2, 37.4 and 38.4%, respectively, compared with a collarless bridge pier. By installing lattice collars with a length (L/D) of 6, 8, and 10 at a relative depth (Z/D) of 1, scouring reduced by 27.7, 31.6 and 31.4%, respectively, compared with a collarless bridge pier. Scouring increased by 113.8% on average by increasing the relative velocity (V/Vc) from 0.54 to 0.95. By installing the collar at a relative depth (Z / D) of 0.1, 0.5 and 1, we see 16.6, 35.2 and 27.7 percent lower scouring than the collar less base. Also, by increasing the depth of the lattice aerodynamic collars (Z / D) from 0.1 to 0.5, the scour reduction decreased by 22.3% and also with increasing the depth of the lattice aerodynamic collars (Z / D) from 0.5 to 1, increasing the scour 11.6 percent. In this way, it can be seen that the best depth of the collar is about half the diameter of the base of the bridge. Also, simulation with the Flow-3D math model is close to the physical model, with an average of only 5.4% error, which is acceptable.
    Keywords: Bridge pier, airfoils, lattice collar, physical model, scouring
  • Behzad Razaghi Komar Sofla, Hossein Ali Alikhani *, Hasan Etesami Pages 179-196
    Background and objectives

    Salinity is one of the most extensive processes of soil degradation, which limits the increase in the production of food products for more demand. Inoculation of plants with salt tolerant growth promoting bacteria with the ability to produce ACC-deaminase and indole acetic acid often decreases the negative effects of high salt concentration and improves plant growth parameters. Therefore, the aim of this study was to determine the effect of rhizosphere and endophytic salt tolerant bacteria on salinity isolated from rhizosphere and Salicornia roots on wheat growth parameters in different salinity concentrations.

    Materials and methods

    This experiment was conducted in greenhouse conditions in a completely randomized design with four levels of salinity: 0, 44, 77 and 110 mM NaCl and four levels of bacteria: no bacterial treatments (control) rhizosphere, endophytic and combined treatment (rhizosphere and endophytic) were designed and implemented in 3 replications. After harvest, the morphological and physiological characteristics of the wheat were measured. Data analysis was performed using SAS software.

    Results

    The results showed that plant yield was significantly affected by salinity. Increasing the concentration of NaCl from 0 to 44 mM did not have any effect on all growth parameters, and in some cases, it improved them. But with increasing from 44 to 77 and 110 mM, salinity had a negative effect on all growth parameters and had the highest negative effect in the concentration of 110 mM. . In the absence of salt stress, the presence of bacteria increased plant yield. In salt stress conditions, inoculation of bacterial isolates had a significant effect on plant growth and increased the dry weight of shoot (9.49-26.68%), root length (3.94 -27.47%), dry weight of Root (10-47.36%), dry weight of root ratio dry weight of shoot (19.41-20.69%) and reduction of leaf relative water content (1.2-11.71%), superoxide dismutase (7.63-15.8%) and Proline (12.5-33.33%) than control.

    Conclusion

    In general, inoculation of bacteria, in 7 of 13 growth parameters resulted in improvement. The reason for not having effect in the other 6 parameters can be attributed to the halotolerant bacterial and the relative resistance of the cultivar used by wheat. According to the results obtained in this study for use of growth promoting bacteria, salt tolerant plant isolated from Salicornia as a bio-fertilizer, to improve growth parameters, reduce the effects of salinity stress and increase the yield of wheat plant requires more studies (using high salinity levels and different wheat cultivars) is at the greenhouse level.

    Keywords: : Endophyte Bacteria, Salicornia, Salinity, Wheat
  • Ehsan Ghasemi *, Abdolreza Zahiri, Amirahmad Dehghani, Mehdi Meftah Pages 197-213
    Background and objectives

    One of the major topics in river engineering, is design and construction of the bridges with sustainability considerations; estimating the maximum depth of scour in the vicinity of the pier also has a lot of importance. Scour is one of the most important reasons for instability and ultimately the defeat of the bridges. While most of previous researches on Bridge Piers scour are mainly focused on steady flows; in rivers and especially during flood, the flow is unsteady and the changes in flow rate based on the time, could be really fast and rapid. On the other hand and based on the author’s literature reviews, considering unsteady flow would cause more economic and realistic prediction about the maximum depth of scour around the piers. Many different methods have been used till now to protect piers of the bridges. In this research, a non-structural and environmental friendly solution has been used to reduce the depth of the scour of bridge piers in unsteady condition.

    Materials and methods

    Based on author’s knowledge, so far Nano materials just used to correct the behavior of concrete resistance and also used in dusty rural roads. For this reason, this experimental study attempts to test a new method to reduce the scouring around the bridge pier in river in unsteady flow condition. To achieve this, in flume bed around the piers, the combination of nanostructured materials, called Nano-clay had been used. Experiments for both steady and unsteady conditions, were conducted on cylindrical pier with a diameter of 35 mm, in a channel with a 9.5 m length and the equal height and width of 40 cm, and a slope of 0.001. In this study, experiments have been done in two different cases, with and without the existence of Nano clay materials in the bed of the channel. For simulating unsteady flow, stepped triangular hydrographs with a peak time of 7.5 minutes and flow peak of 8, 12, 16 and 20 liters per second were used in two different modes of Nanostructure mixture with and without materials.

    Findings

    The timing development of scour phenomenon at the piers of the bridge has been studied and compared in both cases, with and without presence of nano-materials. In the presence of nano-materials and at all maximum discharges, it has been seen that the scouring process at initial time steps is almost as same as the condition without nano-materials with sharper trend. The trend in later time steps has experienced lighter changes and finally has reached to a constant value.

    Results

    The results of experiments in unsteady flows indicated that with the presence of Nano materials in the bed sediment, the maximum scouring depth at the adjacent of the bridge piers has been deducted while discharge rate increased. It has also been shown that the maximum reduction of scour depth, 62.86%, happened at maximum discharge of 20 lit/sec. In this discharge, the maximum scour depth has been reduced from 47.4 millimeter to 18 millimeter. The minimum reduction of scour depth with 56.15% happened at the discrge of 8 lit/sec.

    Keywords: Scour protection, Bridge pier, nano-clay, Unsteady flow, Hydrograph
  • Saleh Mahmoom Salkuyeh *, Abotaleb Hezarjeribi, Ghorban Ghorbani, Hosein Sharifan, Mehdi Zakerinia, Fatemeh Valinezhad Pages 215-230
    Background

    Cotton is a plant that responds to the amount of irrigation water and irrigation time, and due to lack of water in Golestan province, the need for optimal use of water unit is more than ever before. This will not be achieved except through modern methods of surface irrigation or irrigation under pressure and appropriate management of irrigation and increasing water use efficiency.

    Materials and Methods

    This experiment was conducted as a split plot design in a factorial design with three replications at Hashem Abad Cotton Research Station. Physical and chemical parameters of soil such as soil texture, bulk density, moisture content of crop capacity and wilting point, soil salinity and soil acidity before cultivation were measured by sampling from two depths of 0.25 to 25 cm and 25 to 50 cm. Farm fertilizer requirement was calculated according to the results of the experiments. The distance of cotton cultivation during the studied surface was considered the same. Before irrigation was done due to soil moisture content. Planting two cotton cultivars was done randomly. During the growing season and before the first irrigation, a single-hinged rainwater system was implemented. During irrigation period, irrigation was carried out based on the water requirement of Plot i5 and irrigation continued on the basis of the water requirement of this plot to reach the farm capacity. During the growth period, the symptoms and the indicators of yield components included plant growth measurements, first flowering time, time of the first product, etc., and finally the yield was recorded. Different amounts of irrigation water treatments including rain irrigation, irrigation over water requirement as main plots and treatments of different amounts of nitrogen fertilizer including 0, 33, 66 and 100 percent fertilizer recommendation as well as cotton cultivars were considered as subplots.

    Results

    The results showed that the highest yield (4362 kg / ha) was related to 4I treatment and the lowest yield was obtained from rain fed (without irrigation) with 3379 kg / ha. The yield of I2, I3, I4, I5 and I6 treatments was 2,2, 16,7, 29,1, 8,1 and 15/7 percent, respectively, than rain fed (I1). Among fertilizer treatments, the highest yield was related to unfermented fertilizer application, which was significantly different with treatments of 66% and 100% fertilizer requirement. The lowest yield was 66% fertilizer requirement. In a research year (2012) due to suitable rainfall in the growing season, cotton plants were well-grown, and any excess water or nitrogen fertilizer accelerated vegetative growth which ultimately led to a decrease in reproductive growth and Subsequently, performance declined. In terms of precocious percentage, rain and I4 treatments were the earliest and the shortest treatments. Different amounts of nitrogen fertilizer had no effect on premature percentage. The highest number of bolls per plant was related to I5 and I6 treatments, which difference was significant with I1 and I2 treatments, but not significant with I3 and I4 treatments. The amount of nitrogen fertilizer application from 0% to 100% of fertilizer requirement did not have a significant effect on the number of bolls per plant.

    Conclusion

    The yield of Golestan cultivar was 17.9% higher than that of B-557. Water use efficiency in rainfed and irrigation treatments was 1.51 and 0.81 kg / m 3 / ha, respectively. B was 557 earlier than Golestan cultivar. Two cotton cultivars called Golestan and 557 B were identical in number of bolls per plant. It is recommended to select Golestan cultivar as a basic cultivar pattern. In rainfed overwrought years, an irrigation can be done or watering is done in supplementary form.

    Keywords: Rain irrigation, Water use efficiency, Irrigation, Golestan climate
  • Seyedeh Zohreh Kiani Harcheghani, ALIREZA HOSSEINPUR Pages 231-246
    Background and Objectives

    Nowadays, the use of zinc (Zn) fertilizers has been expanded to satisfy the deficiency of this element and improve the yield and quality of agricultural products. The knowledge about the availability and release of adsorbed Zn after application in soil is necessary to achieve the best fertilization management and soil and water conservation against Zn accumulation in soil. On the other hand, presence of anions in irrigation water, agricultural fertilizers, and sewage sludge can affect adsorption, desorption, and availability of nutrients such as Zn. Zinc adsorption characteristics was usually studied using isotherm coefficients; while availability of adsorbed Zn in soil is important in soil fertility. In this study, the effects of orthophosphate, nitrate, and chloride anions on adsorption and desorption capacity were investigated in five calcareous soil of Chaharmahal - Va - Bakhtiari province.

    Materials and Methods

    In this study, a solution containing concentrations of 25, 50, 75, 100, 150, and 200 mg l-1 of Zn as ZnSO4 source in the presence of KH2PO4, KNO3 and KCl electrolytes (50 mM) was used. After Zn adsorption in soils, availability and desorbed of Zn was measured by DTPA-TEA and 0.01 M CaCl2, respectively. The amount of Zn desorbed in 0.01M CaCl2 is adsorbed Zn as non-specific. The adsorbed Zn as specific was calculated from the difference between the amounts of adsorbed Zn and desorbed Zn by 0.01 M CaCl2.

    Results

    According to the results, the highest amount of Zn adsorbed as specific in the presence of all anions. Percentage of adsorbed Zn in all soils as specific ranged from 99.65 to 99.80 in the chloride solution (more than other anions p<0.05), 99.84 to 99.99 in the nitrate solution, and 99.55 to 99.72 in the orthophosphate solution. Availability of adsorbed Zn ranged from 41 to 43% in orthophosphate solution, 49 to 54% in nitrate solution, and 58 to 61% in chloride solution.

    Conclusion

    The results showed that the amount of adsorbed Zn as specific was more than amount of adsorbed Zn as non-specific in the presence of all the anions in all studied soils. The result showed that highest amount of available adsorbed Zn was extracted in the presence of chloride, nitrate, and orthophosphate (P<0.05). About 50% of the Zn adsorbed extracted by DTPA-TEA. In the presence of all studied anions, more than 99% Zn adsorbed as specific. Therefore, Zn adsorbed at specific sites and 0.01 M CaCl2 cannot extracted it. The results of this study showed the application of P and Zn as fertilizers in calcareous soils can lead to a reduction in extracted Zn by DTPA-TEA in treated soils with these nutrients.

    Keywords: Zinc, Nonspecific adsorption, Availability, Orthophosphate
  • Zahra Koohi, Masumeh Farasati *, Morteza Seyedian, Abdollatif Gholizadeh Pages 247-261
    Introduction

    Knowing the factors affecting the movement of water and salts in the soil profile and the use of new modifiers such as biodegradable can help to manage the proper management of nitrate leaching from the root zone and prevent the pollution of groundwater. Biochar is produced from pyrolysis of various biomasses under anaerobic conditions (or low oxygen conditions). The adsorption capacity depends on its physical and chemical properties, which is influenced by various factors such as raw material, particle size, pyrolysis temperature, temperature variation rate and temperature keeping time.

    Materials and Methods

    In this research, the straw of the wheat and brassica napus have grinded and after its drying, by using a furnace for 4 hours at 600 ° C, wheat and napus biochar have prepared. The treatments test included the control (soil), soil +wheat biochar 2% , soil +wheat biochar 4%, soil + Brassica napus biochar 2% , soil + Brassica napus biochar 4%. Columns with the height of 10 and 20 cm and a diameter of 160 mm have prepared, and a mixture of biochars (2% ,4%) and soil have poured into the soils columns. In order to leaching, before experiments, 10 pore volume of distilled water has poured into each of the columns. In the first day, one pore volume of water, distilled water has poured into each of the columns. The second and third days one pore volume of nitrate solution at concentrations of 20, 50 and 100 mg/L, and on days 4, 5, 6, and 7 a distilled water pore volume have added to each columns. Then the solution was filtered using paper and the concentration of nitrate was measured with a spectrophotometer to determine the amount of leached and absorbed nitrate.

    Results

    The results showed that the addition of biochar to soil on both levels, especially the combinational biochar, caused a significant decrease in nitrate leaching relative to the control in all days. In general, nitrate leaching in biochar 4% less than control and biochar 2%. Also, at a height of 20 cm, the nitrate leaching rate decreased from the soil column.

    Conclusion

    Regarding the results, the use of untreated combination of brassica napus and wheat biochar resulted in lower nitrate leaching from the soil.

    Keywords: Biochar, Special surface, Wheat, Brassica napus, Nitrate leaching
  • Majid Bagheri, Alireza Khanjani Safdar Pages 263-276
    Background and Objectives

    One of the major concerns in the use of the Universal Soil Loss Equation (USLE) in the areas under sever soil erosion rate is the lack of precise data on the cover crop factor (C) for various agricultural crops. Despite in some countries especially the United state, quantitative information are available on the C-factor, there are substantial difference in climatic and pedological conditions with other areas especially semi-arid regions. Rainfed wheat is the major agricultural crops in these areas which would be planted with different density and row spacing in slope farms. There is no information on the effect of seed density and row spacing on the C-factor in rainfed wheat in semi-arid regions.

    Materials and Methods

    A field experiment was conducted whit two seed density (90 and 120 kg per hectare) and two row spacing (20 and 25 cm) along with their control plots (without planting seed). The experiment was performed with the blocky randomized design at three replications in a 10% slope land during 2015- 2016. Wheat seeds were sown by drilling set wheat nine and eleven rows for making 25 cm and 20 cm spacing between rows respectively. Eighteen plots with 5 m long and 1.5 width were installed in the farm to measure soil loss under natural rainfalls during from October 2015 to July 2016. The C-factor for each planted plots was determined using the proportion of soil loss in it plot to the same row spacing plot without wheat cultivation. An independent t-test was used to statistical analysis on the effect of seed density and row spacing on the C-factor in the rainfed wheat.

    Results

    Results indicated that C-factor in 90 and 120 Kg per hectare seed density was 0.42 and 0.43, respectively. The C value between the two seed densities wasn’t statistically significant. Increasing seed density in the planting rows decreased wheat growth due to increasing repetition rate among plants. The C-factor in 9-row seeding with 25 cm row spacing was 0.34, while its value in 11-row seeding was 0.51, showing 33 percentage significant increase in the C value (p <0.05). Decreasing of soil loss as well as the C-factor in 9-row spacing plots was associated with increasing furrow cross section area on one hand, and a little plant repetition occurred between the rows, on the other hand. Thus, soil loss in the cultivated plots was less than the contour plots. Significant difference wasn’t found for interaction between seed density and row spacing. The lowest value of the vegetation cover factor (C) was observed in 9-row seeding (25-cm row spacing) with 120 kg per hectare.

    Conclusion

    The study indicated that the C-factor in rainfed wheat varies between 0.33 and 0.51. Seed density was not the major factor controlling the C-factor in rainfed wheat, while the row spacing significantly affected on the C-factor in the rainfed lands in the area. The C-factor of wheat can be considerably declined by changing row spacing from 11-row (20-cm row spacing) to 9-row (20-cm row spacing) with 120 kg per hectare seed density in rainfed lands.

    Keywords: Natural rainfall, Flow shear stress, Rill cross section area, soil loss
  • Fatemeh Ahmadnia *, Ali Ebadi, Masoud Hashemi, Akbar Ghavidel Pages 277-290
    Background and objectives

    Cover crops are a strategy for enhancing the soil health and quality in agricultural systems. The relationship between cover crops and soil biological activity is an important component of soil health. Cover crops affect many of the physical, chemical and biological properties of the soil through soil organic carbon. Additionally, they prevent the loss of soil nutrients by quickly growth and creating a suitable plant canopy on the soil surface. The aim of this study was comparing the effect of mono and mixed cropping of cover crops on soil physical and biological properties improvement on short term condition.

    Materials and methods

    In order to investigate the effect of cover crops on some physical and biological properties of the soil an experiment was conducted based on randomized complete block design with three replications at research farm of the University of Mohaghegh Ardabili in 2017. Experimental treatments were monoculture of rye (Secale cereal), chickling pea (Lathyrus sativus L.) and hairy vetch (Vicia villosa) (100%) and their dual and triple intercropping with 50% and 33.3% seed proportions, respectively. The base of seed rate on rye, chickling pea and hairy vetch monoculture were 100, 25 and 25 Kgha-1 respectively.

    Results

    The results showed that the highest biomass of cover crops (530 gm-2) obtained from rye monoculture and the lowest biomass from hairy vetch monoculture and hairy vetch+ chickling pea (85.5 and 91.6 gm-2 respectively) intercropping at the terminating time of the cover crops. Also, the comparison of the means showed that the highest organic matter (0.53%) and soil microbial population (2600000 number per gram) were obtained from rye + chickling pea +hairy vetch intercropping. The soil organic matter (SOM) increased 11.3% by rye + chickling pea +hairy vetch intercropping relative to control (no cover crop). The highest number of earth worms belonged to rye monoculture treatments. On average, earthworms in all of cover crops treatments increased by 80.5% relative to control. Also, the intercropping of rye +hairy vetch caused the lowest bulk density (1.01 gcm-3). The soil bulk density reduced 6.17% by rye + chickling pea relative to control. Cover crops decreased the time of water infiltration in the soil. The minimum time required for water infiltration on growing (8.39 Sec.) and terminating time of cover crops (4.99 Sec.) obtained by hairy vetch monoculture and rye + chickling pea intercropping.

    Conclusion

    Cover crops either monoculture or intercropping even in one plant growth season improved soil physical and biological properties. Rye and hairy vetch had the highest effect on dual and triple intercropping system. Key words: Cover crops biomass, Earthworms count, Soil microbial population, Organic matter, Soil health.

    Keywords: Cover crops biomass, Earthworms count, Soil microbial population, Organic matter, Soil health