فهرست مطالب

  • سال بیست و چهارم شماره 1 (پیاپی 91، بهار 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/02/12
  • تعداد عناوین: 20
|
  • معصومه خمسه مهابادی، مهران شیروانی*، محمدرضا مصدقی صفحات 1-12

    کمبود آب و کاهش کیفیت منابع آب نیاز به یافتن راه حل هایی مناسب برای حذف آلاینده ها از منابع آبی را تشدید کرده است. فلزات سنگین که توسط فعالیت های شهری و صنعتی تولید می شوند جزء مهم ترین آلاینده های موجود در آب های طبیعی و فاضلاب ها هستند. روش های مختلفی برای حذف آلاینده ها مانند فلزات سنگین از آب ها و فاضلاب های صنعتی توسعه یافته اند که در این میان فرایند جذب به عنوان یک روش کارا و اقتصادی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. رس ها و پلیمرها به دلیل سازگاری با محیط زیست، فراوانی در طبیعت، هزینه کم و سطح ویژه زیاد در حال حاضر به طور گسترده ای برای جذب فلزات سنگین به کار می روند. درصورتی که این جاذب ها به صورت هیبرید استفاده شوند، برخی محدودیت های فیزیکی- شیمیایی آنها برطرف می شود. در این پژوهش، رفتار کمپوزیت پلی اکریلیک اسید- بنتونیت در مقایسه با بنتونیت طبیعی برای جذب سرب در شرایط بسته و ستون با بستر ثابت آزمایش و تاثیر pH بر آن بررسی شد. نتایج آزمایش ها در سیستم بسته نشان داد مدل لانگمویر بر داده های تعادلی جذب سرب به خوبی برازش می یابد. میزان جذب سرب با افزایش pH، افزایش یافت و بیشترین ظرفیت جذب سرب در 4=pH، برابر 29/83 میلی گرم بر گرم و در 6=pH، برابر 3/103 میلی گرم بر گرم به دست آمد. نتایج به دست آمده و محاسبه شاخص های پالایش و جذب شامل میانگین غلظت خروجی نسبی، درصد جذب نسبی، درصد سرب انتقال یافته و ضریب پالایش از روی منحنی های رخنه برای جاذب ها در سیستم ستون با بستر ثابت، نیز نشان داد که کمپوزیت پلی اکریلیک اسید- بنتونیت دارای ظرفیت جذب بیشتری برای سرب بوده و با افزایش pH، سرب بیشتری از محلول ها حذف شده است.

    کلیدواژگان: آلودگی آب، جاذب، هیبرید پلیمر- رس، جذب، فلزات سنگین
  • امین عطاردی، حجت کرمی*، عبدالله اردشیر، خسرو حسینی صفحات 13-26

    به طور کلی طراحی های مهندسی نیاز به بهینه سازی فاکتورهای موثر در پدیده مورد مطالعه دارند که اغلب به روندی پرهزینه و طولانی مدت می انجامد. در این راستا روش های جدیدی به وجود آمده اند که می توانند بهینه سازی را با تعداد کمتر آزمایش ها انجام دهند از این رو مقرون به صرفه تر هستند. در این مطالعه سعی شده است از روش های تاگوچی و تاگوچی-GRA برای طراحی پارامترهای هندسی آب شکن محافظ استفاده شود به نحوی که بهینه ترین عملکرد را در کاهش آبشستگی سری آب شکن ها داشته باشد. نتایج حاصل از هر دو روش سطح بهینه برای نسبت فاصله آب شکن محافظ به طول آب شکن اول را برابر با 5/2 و زاویه آب شکن محافظ را 90 درجه نشان می دهند. حال آنکه نسبت طول آب شکن محافظ به طول آب شکن اصلی در روش تاگوچی 8/0 و در روش تاگوچی-GRA برابر 6/0 به دست آمد. علاوه بر این با استفاده از آنالیز واریانس مشخص شد که فاصله آب شکن محافظ از آب شکن اول، زاویه آب شکن محافظ و طول آب شکن محافظ به ترتیب بیشترین تاثیر در عملکرد آب شکن محافظ را دارا هستند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که هر دو روش توانایی بالایی در بهینه سازی دارند و بنابراین می توانند در مطالعات مهندسین هیدرولیک مفید واقع شوند.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، روش تاگوچی، روش GRA، آب شکن محافظ
  • یوسف حسنی، سید مهدی هاشمی شاهدانی*، بنفشه زهرائی صفحات 27-43

    این تحقیق به معرفی رویکرد بهره برداری- اقتصادی به عنوان راهبرد جدیدی در بهره برداری شبکه های آبیاری پرداخته است. برای رسیدن به این مهم، دو مدل مجزای اقتصادی و بهره برداری با هم تلفیق شدند. هدف کلی از تلفیق این مدل ها در قالب ساختار توسعه یافته واحد، تحویل و توزیع بهینه آب به واحدهای زراعی شبکه آبیاری بر اساس متوسط ارزش اقتصادی محصولات کشاورزی واقع در الگوی کشت موجود آنها است. گفتنی است که به منظور فراهم کردن امکان ارزیابی عملکرد سامانه بهره برداری کانال آبیاری با بهره گیری از رویکرد بهره برداری- اقتصادی، شاخص ارزیابی عملکرد کفایت تحویل و توزیع آب مورد بازنگری قرار گرفت. به منظور ارزیابی ساختار توسعه داده شده، کانال اصلی شبکه آبیاری رودشت در حوضه زاینده رود به عنوان مورد مطالعاتی این تحقیق انتخاب شد و مدیریت بهره برداری این کانال قبل و بعد از به کارگیری ساختار ارایه شده، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدل سازی اقتصاد کشاورزی شبکه مورد مطالعه نشان داد که در واکنش به سیاست تحویل آب بر اساس ارزش اقتصادی آن در شرایط کم آبی، یونجه و گلرنگ در مقایسه با سایر محصولات (به خصوص گندم)، از جمله محصولاتی هستند که در الگوی زراعی کشاورزان، سطح زیر کشت را با شدت بیشتری کاهش می دهند. دلیل این امر ارزش اقتصادی کمتر آب و سود ناخالص کمتر در واحد هکتار دو محصول گفته ‍شده نسبت به سایر محصولات زراعی، بوده است. علت نوسانات کمتر محصول گندم را نیز می توان با وجود هزینه های بالا، در قیمت تضمینی و بالای آن در مقایسه با سایر محصولات زراعی توجیه کرد. نتایج ارزیابی عملکرد سامانه بهره برداری توسعه داده شده در این تحقیق بر اساس شاخص ارزیابی عملکرد کفایت تحویل آب حاکی از آن بود که در بهره برداری معمول کانال (عدم بهره گیری از رویکرد اقتصادی) بیشترین مقادیر شاخص کفایت تحویل آب مربوط به چهار آبگیر واقع در بالادست کانال به دست آمده است. این درحالی است که با به کارگیری رویکرد بهره برداری- اقتصادی، آبگیرهای 1، 6، 5 و 12 که مطابق نتایج مدل سازی اقتصادی بالاترین اولویت تحویل آب را به دست آورده اند، مطلوب ترین مقادیر شاخص کفایت را دارا هستند.

    کلیدواژگان: ارزش اقتصادی آب، شبکه آبیاری، شبیه سازی اقتصادی، مدیریت بهره برداری
  • رامین غریبوند، محمد حیدرنژاد*، حیدرعلی کشکولی، هوشنگ حسونی زاده، امیرعباس کمان بدست صفحات 45-56

    در تحقیق حاضر، به منظور بررسی هیدرولیک جریان و مقایسه دبی عبوری، شبیه سازی سه بعدی میدان جریان روی سرریزهای زیگزاگی ذوزنقه ای (دو سیکل) و کلیدپیانویی (دو سیکل) به کمک نرم افزار Flow3D به انجام رسید و تاثیر هرکدام از مدل ها بر میدان جریان روی سرریزها و ضریب دبی مورد بررسی و نتایج حاصل با اطلاعات آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین مدل های گفته شده تحت شرایط آزمایشگاهی در یک فلوم مستطیلی به طول 12/5 متر، عرض 0/3 متر و ارتفاع 0/4 متر و در شرایط آب زلال مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که داده های مدل عددی هماهنگی مناسبی با داده های مدل آزمایشگاهی داشتند. طبق نتایج، سرریزهای کلیدپیانویی از ضریب دبی بیشتری نسبت به سرریزهای زیگزاگی برخوردار بودند. مشاهده شد در سرریز کلیدپیانویی، با افزایش 50 درصدی در ارتفاع سرریز (p) از 5 سانتی متر به 5/7 سانتی متر ضریب دبی حدود 26 درصد افزایش می یابد. همچنین در سرریزهای زیگزاگی نیز با افزایش 50 درصدی در ارتفاع سرریز از 5 سانتی متر به 5/7 سانتی متر ضریب دبی حدود 24 درصد افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: سرریز زیگزاگی ذوزنقه ای، سرریز کلیدپیانویی، ضریب دبی، مدل عددیFlow3D
  • فاطمه شهبازی، علیرضا حسین پور، حمیدرضا متقیان* صفحات 57-68

    برای افزایش فسفر قابل استفاده خاک از کودهای شیمیایی استفاده می شود، درحالی که فسفر کودهای شیمیایی با گذشت زمان به شکل های با قابلیت استفاده کم تبدیل می شود. برای افزایش قابلیت استفاده فسفر آزاد شده از کودهای فسفره می توان از اصلاح کنننده های آلی استفاده کرد. هدف این پژوهش بررسی تاثیر کودهای فسفره و ورمی کمپوست بر قابلیت استفاده و جزء بندی فسفر و جذب آن توسط ذرت (Zea Mays L.) در یک خاک آهکی بود. این تحقیق به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایش شامل کود شیمیایی فسفر (صفر و 50 میلی گرم بر کیلوگرم فسفر) و ورمی کمپوست (صفر و یک درصد وزنی) بود. پس از دو ماه کشت در گلخانه، بخش هوایی ذرت برداشته و شاخص های گیاه ذرت (غلظت، ماده خشک و جذب) تعیین شد. سپس، از خاک گلدان ها نمونه برداری و فسفر قابل استفاده و شکل های فسفر به روش تغییریافته هدلی و همکاران (1982) تعیین شد. نتایج نشان داد که برهم کنش کود شیمیایی فسفره و ورمی کمپوست بر فسفر قابل استفاده معنی دار بود. همچنین برهم کنش کود شیمیایی و ورمی کمپوست فقط بر فسفر محلول و تبادلی (05/0>P) و فسفر آلی (01/0>P) معنی دار بود. با کاربرد کود شیمیایی یا یک درصد ورمی کمپوست همه شکل های فسفر به جز فسفر متصل به کلسیم افزایش یافت. نتایج نشان داد که برهم کنش کود شیمیایی و ورمی کمپوست بر غلظت فسفر، ماده خشک و جذب معنی دار نبود (05/0<P). با کاربرد ورمی کمپوست وزن ماده خشک از 9/6 به 5/10 گرم در گلدان افزایش یافت؛ درحالی که با کاربرد 50 میلی گرم بر کیلوگرم فسفر، وزن خشک ذرت از 7/7 به 7/9 گرم در گلدان رسید. همچنین در اثر کاربرد ورمی کمپوست 2/41 درصد افزایش جذب فسفر مشاهده شد، درحالی که در اثر کاربرد 50 میلی گرم بر کیلوگرم فسفر، جذب آن 1/31 افزایش یافت. نتایج این تحقیق نشان داد که اثر ورمی کمپوست بر افزایش ماده خشک و جذب فسفر بیش از کود شیمیایی فسفره بود. همچنین کودهای فسفره و آلی با تاثیر بر شکل های فسفر، قابلیت استفاده آن را تغییر می دهد.

    کلیدواژگان: جزءبندی فسفر، کود آلی، اولسن
  • پیمان حیدری راد، امیرعباس کمان بدست*، محمد حیدرنژاد، علیرضا مسجدی، هوشنگ حسونی زاده صفحات 69-82

    از جمله نکاتی که باید در طراحی عمومی آبگیرها به آن اشاره کرد مواردی نظیر: تامین کردن آب به میزان مطلوب در هر زمان، برای رفع نیازها، بدون درنظر گرفتن دبی رودخانه است، مشروط بر آنکه نیازها از جریان رودخانه تجاوز نکنند. با توجه به کمبود اطلاعات لازم در این زمینه و اهمیت پدیده انتقال رسوب به آبگیرهای جانبی در قوس رودخانه ها، هدف اصلی تحقیق حاضر بر شناخت دقیق این مکانیزم استوار است. بدین منظور با بهره گرفتن از مدل فیزیکی، اثر ترکیب همگرایی و واگرایی در آبگیرهای جانبی در پدیده انتقال رسوب مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج نشان داد، با همگرا کردن فلوم آزمایشگاهی، دبی انحرافی به آبگیر افزایش پیدا کرده است. هرچه انتهای فلوم تنگ تر شده و همگراتر شود باعث افزایش بیشتر دبی انحرافی می شود، به طوری که با همگرا کردن فلوم به اندازه (b/B) 75/0 و 5/0 به ترتیب باعث افزایش 6/13 و 75 درصد دبی انحرافی به آبگیر می شود که می‎توان علت آن را تنگ شدگی و انسداد جریان و پس زدن جریان به آبگیر دانست. برخلاف همگرایی با واگرا کردن فلوم نتایج عکس شده، به عبارتی با واگرا کردن فلوم دبی ورودی به آبگیر کاهش پیدا کرده است. هر چه انتهای فلوم بازتر شده و واگراتر شود باعث کاهش بیشتر دبی انحرافی می شود. با واگرا کردن فلوم به اندازه (b/B) 75/0 و 5/0 به ترتیب باعث کاهش 9/21 و 8/31 درصد دبی انحرافی به آبگیر می شود. به طور متوسط درصد دبی انحرافی به آبگیر با زاویه 30، 60 و 90 درجه به ترتیب 2/13، 2/15 و 5/11 درصد است. همچنین نتایج شبیه سازی با مدل CCHE2D نزدیک به نتایج مدل فیزیکی است. شبیه سازی آبگیر در قوس همگرا 4/9 درصد خطا و شبیه سازی آبگیر در قوس واگرا 9/11 درصد خطا نسبت به مدل فیزیکی دارد که قابل قبول است.

    کلیدواژگان: آبگیر، واگرایی، همگرایی، دبی انحرافی، CCHE2D
  • نسرین صادقیان، علیرضا واعظی*، ابوالفضل مجنونی هریس صفحات 83-94

    اطلاعات اندکی در مورد نقش ضربه قطرات باران بر ویژگی های هیدرولیکی جریان در شیارها وجود دارد. در این آزمایش برای بررسی نقش ضربه قطرات باران بر دبی رواناب، غلظت رسوب و ویژگی های هیدرولیکی جریان، خاکی با بافت رسی در چهار شیب (5، 10، 15 و 20 درصد) در فلومی به ابعاد 4/0×3/0×4 متر با بارانی به شدت 90 میلی متر در ساعت تا رسیدن به حالت ماندگار، در دو حالت با وجود ضربه قطرات باران و بدون وجود ضربه قطرات باران با باران شبیه سازی شده، بررسی شد. نتایج نشان داد که با حذف ضربه قطرات باران بر سطح خاک، دبی رواناب، غلظت رسوب، عمق جریان، تنش برشی، قدرت جریان، عدد رینولدز و سرعت جریان به ترتیب به اندازه 62/0 تا 54/3، 08/0 تا 83/11، 91/0 تا 96/0، 26/0 تا 25/3، 52/0 تا 45/4، 36/0 تا 27/3 و 23/0 تا 79/0 برابر کاهش یافت (05/0<P)؛ درحالی که ضرایب دارسی ویسباخ، شزی و مانینگ در حالت بدون ضربه بیشتر از حالت با وجود ضربه قطرات باران بودند (01/0<P) که با توجه به نتایج عمق رواناب و سرعت در دو حالت سطح خاک بدیهی به نظر می رسد. نتایج نشان داد که سرعت جریان مهم ترین ویژگی هیدرولیکی جریان است که تحت تاثیر ضربه قطره باران و شیب سطح قرار داشت. به طور کلی این پژوهش نشان داد که ضربه قطره باران عاملی مهم در تغییر ویژگی های هیدرولیکی جریان در شیارها بود. با افزایش شیب نیز نقش ضربه قطرات باران در ویژگی های هیدرولیکی جریان افزایش یافت. این نتایج نقش کلیدی ضربه قطرات باران را در خصوصیات هیدرولیکی رواناب و نیز شدت برداشت ذرات در شیارها نشان داد. آگاهی از این موضوع گامی اساسی در مدل سازی فرسایش شیاری است. مهار ضربه قطرات باران به ویژه در دامنه های با شیب تند از طریق حفظ پوشش گیاهی نقشی مهم در کاهش فرسایندگی جریان و هدررفت خاک از شیارها خواهد داشت.

    کلیدواژگان: تنش برشی، دبی رواناب، سطح خاک، غلظت رواناب و قدرت جریان
  • مرضیه میرجانی، محسن سلیمانی*، وحید سالاری صفحات 95-106

    نگرانی های فزاینده نسبت به آلودگی آب و اثرات مضر بالقوه آن بر انسان، تلاش های جدی را برای توسعه روش های پایش زیستی قابل اعتماد برانگیخته است. آنالیز بیولومینسنت یکی از نویدبخش ترین روش های سریع برای پایش زیستی محیط زیست است، زیرا سیستم لومینسنت حتی به مقدار کم آلاینده ها شدیدا حساس است. هدف پژوهش حاضر، سنجش سمیت ترکیبات نفتی با استفاده از باکتری ویبریو فیشری (Vibrio fischeri) است. الگوی رشد باکتری در محیط کشت فتوباکتریوم براث با اندازه گیری تراکم سلولی در طول موج 600 نانومتر تعیین و مشخص شد که زمان بهینه رشد باکتری حدودا 18-16 ساعت پس از تلقیح بود. همچنین تاثیر پارامترهای محیطی مانند دما، pH و غلظت های مختلف نفت بر رشد و مقدار لومینسانس باکتری ویبریو فیشری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که شرایط بهینه رشد باکتری بعد از 16 ساعت شامل دمای 25 درجه سانتی گراد و 7 =PH بود. همچنین رشد و شدت لومینسانس باکتری ویبریو فیشری تابعی از غلظت کل هیدروکربن های نفتی در محیط بود که در غلظت های نفت بیش از چهار درصد حجمی به میزان قابل توجهی کاهش یافت؛ بنابراین باکتری ویبریو فیشری پتانسیل استفاده برای پایش آلاینده های نفتی در محیط های آبی را داراست.

    کلیدواژگان: ویبریو فیشری، پایش زیستی، باکتری های بیولومینسنت، آلاینده های نفتی، آلودگی آب
  • حدیثه شعبانی، محمدامیر دلاور*، سعید تقوی فردود صفحات 107-119

    امروزه به منظور کاهش خطرات ناشی از آلاینده ها، تکنیک های جدید پاکسازی آلاینده ها بر دوستدار محیط زیست و مقرون به صرفه بودن متمرکز شده است. بیوچار با توجه به فراوانی دسترسی، ارزان قیمت بودن و داشتن خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مطلوب پتانسیل بالایی برای پاکسازی آلاینده ها در محیط های آبی دارد. هدف از این مطالعه بررسی کارایی بیوچار مهندسی شده با کیتوسان (Bc-Ch)، بیوچار باگاس (Bg-Bc) و باگاس نیشکر (Bg) در حذف کادمیوم از محلول آبی است. بدین منظور اثر زمان تماس، مقدار جاذب، پ هاش محلول بر درصد حذف کادمیوم و نیز همدماهای جذب و مدل های سینتیکی جذب مطالعه شد. نتایج نشان داد همدمای لانگمویر و مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم بهترین برازش را بر داده های جذبی داشتند. حداکثر مقدار جذب با توجه به مدل لانگمویر برای Bc-Ch، Bg-Bc و Bg به ترتیب 78/32، 57/11 و 23/2 میلی گرم بر گرم به دست آمد. برای هر سه جاذب مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم بهترین برازش را بر داده های تجربی جذب نشان داد. این مطالعه نشان داد که بیوچار مهندسی شده با کیتوسان می تواند به عنوان جاذبی موثر، مقرون به صرفه و دوستدار محیط زیست برای پاکسازی آلاینده های فلزی در محیط های آبی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: باگاس نیشکر، جذب، همدما، کیتوسان، بیوچار مهندسی شده
  • فاطمه مهری یاری، حسین پیرخراطی*، خلیل فرهادی، نوشین سلطانعلی نژاد، فاطمه نقش افکن صفحات 121-132

    آلودگی خاک به فلزات سنگین یک مشکل جدی زیست محیطی است که سلامت بشر را تهدید می کند. پژوهش حاضر به منظور بررسی و شناسایی آلودگی فلزات سنگین آرسنیک، مس، سرب، روی و آهن متاثر از فعالیت های انسانی و طبیعی در رسوب بستر دریاچه و خاک های سطحی بخش شرقی شهرستان ارومیه واقع در استان آذربایجان غربی انجام شد. در مجموع تعداد 20 نمونه خاک و رسوب سطحی از عمق صفر تا 30 سانتی متری به صورت تصادفی از مناطق مورد مطالعه جمع آوری شد. بعد از آماده سازی نمونه ها، عصاره گیری برای تعیین غلظت کل فلزات سنگین خاک با استفاده از اسید هیدروکلریک و اسید نیتریک صورت گرفت و غلظت کل فلزات توسط دستگاه ICP-OES اندازه گیری شد .نتایج محاسبه فاکتور آلودگی نشان داد که مس، آهن، روی و سرب در کلاس آلودگی کم و متوسط و آرسنیک در 5/65 درصد نمونه ها در کلاس آلودگی بسیار زیاد قرار داشت. مقادیر بالای فاکتور آلودگی مس، سرب و روی در حاشیه شهر و فاکتور آلودگی آرسنیک در بستر دریاچه مشاهده شد. تجزیه و تحلیل نقشه های فاکتور آلودگی و شاخص بار آلودگی با نقشه کاربری اراضی و زمین شناسی، نشان داد که مس، سرب و روی بیشتر تحت تاثیر فعالیت های انسانی و آرسنیک متاثر از مواد مادری در منطقه است.

    کلیدواژگان: آلودگی خاک، فلزات سنگین، فاکتور آلودگی، شاخص بار آلودگی، دریاچه ارومیه
  • مائده فرخی، حسین انصاری*، علیرضا فریدحسینی صفحات 133-144

    برآورد رطوبت خاک در مقیاس های زمانی و مکانی کلید مدیریت استراتژیک منابع آب است. روش های سنجش از دور مبتنی بر امواج مایکروویو با وجود فراهم کردن گسترده و مداوم رطوبت در نزدیکی سطح زمین، قدرت تفکیک مکانی پایینی دارند. در این پژوهش، ابتدا از محصولات رطوبت خاک سطحی سنجنده مایکروویو AMSR2 با وضوح 25 کیلومتر استفاده شد و این محصولات بر اساس یک مدل رگرسیونی که رطوبت خاک سطحی را به سه پارامتر سنجنده مودیس ارتباط می دهد، به ابعاد یک کیلومتر ریزمقیاس شدند. در مرحله بعد تلفیق مدل ریزمقیاس شده رطوبت خاک سطحی با مدل SMAR، به منظور پایش رطوبت خاک ناحیه ریشه در منطقه مورد مطالعه (دشت رفسنجان) انجام شد. برای بررسی عملکرد روش پیشنهادی در 10 ایستگاه از دشت رفسنجان رطوبت سطح و نیمرخ خاک اندازه گیری شد. مقایسه داده های معمولی و ریزمقیاس شده رطوبت خاک سطحی با داده های اندازه گیری نشان داد که مقادیر میانگین کل ایستگاه ها برای میزان ضریب همبستگی از 0/540 به 0/739 افزایش و قدر مطلق میانگین خطا و جذر میانگین مربعات خطا به ترتیب از 0/039 به 0/018 و از 0/040 به 0/020 کاهش یافت. همچنین نتایج حاصل از اعتبار سنجی مقادیر رطوبت خاک ناحیه ریشه نشان داد که روش پیشنهادی توانسته با دقت بالایی رطوبت را در این ناحیه تخمین بزند و تغییرات آن را نشان دهد.

    کلیدواژگان: ریزمقیاس سازی، سنجش از دور، مودیس
  • زهره ابراهیمی خوسفی* صفحات 145-158

    هدف از مطالعه حاضر تحلیل تغییرات زمانی پدیده گردوغبار و بررسی میزان ارتباط آن با عناصر اقلیمی در شهرستان یزد است که در نزدیکی یکی از کانون های بحرانی تولید گردوغبار در مرکز ایران واقع شده است. بدین منظور، ابتدا شاخص توفان گردوغبار محاسبه شد. پس از استانداردسازی داده های بارندگی، دما، حداکثر سرعت وزش بادها، سرعت متوسط وزش بادها، رطوبت نسبی و شاخص توفان گردوغبار، اثر هم خطی بین متغیرها با استفاده از فاکتور تورم واریانس محاسبه شد. سپس مدل های رگرسیونی متعددی بر اساس پارامتر بهینه ریج تهیه شدند. عملکرد مدل ها بر اساس ضریب تبیین، مقدار F و خطای جذر میانگین مربعات مورد ارزیابی قرار گرفت. درنهایت با استفاده از دقیق ترین مدل، نقش پارامترهای اقلیمی بر تغییر رخدادهای گردوغبار تعیین شد. نتایج نشان داد که فراوانی وقوع رخدادهای گردوغبار در فصل بهار بیشتر از بقیه ایام سال بوده است. بر اساس مدل بهینه (مدل شماره 12) مشخص شد که مهم ترین عامل موثر بر تغییر شاخص توفان گردوغبار در فصل های مختلف، سرعت متوسط وزش بادهای سطحی بوده است. همچنین نشان داده شد که به ترتیب 39، 25، 46 و 31 درصد تغییرات شاخص توفان گردوغبار در فصل های زمستان، بهار، تابستان و پاییز به دلیل اثر متقابل پنج پارامتر اقلیمی مورد بررسی در تحقیق حاضر بوده است.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، شاخص توفان گردوغبار، رگرسیون ریج، منطقه خشک، یزد
  • مسلم ثروتی*، حسین بیرامی، امید احمدی صفحات 159-168

    ارزیابی مهندسی خاک برای کارشناسان در فعالیت های عمرانی و بهره برداری از خاک مفید است. مدل الخلافه سامانه ارزیابی ویژگی های مهندسی خاک است که با رگرسیون چندگانه عمل می کند. در این تحقیق از مدل الخلافه برای تخمین شاخص خمیرایی و رطوبت بهینه خاکورزی خاک های منطقه میاندوآب (184 نمونه خاک) استفاده شد. نتایج نشان داد که بین مقدار رس و شاخص خمیرایی و رطوبت بهینه خاکورزی همبستگی بالایی با ضریب تبیین به ترتیب 88/0 و 72/0 وجود داشت. ظرفیت تبادل کاتیونی نیز همبستگی بالایی (84/0 و 70/0) با ویژگی های شاخص خمیرایی و رطوبت بهینه خاکورزی نشان داد. با این حال، ضریب همبستگی مواد آلی با این ویژگی ها پایین بود. همچنین برای شاخص خمیرایی 3/50 ، 7/5، صفر و 44 درصد از کل اراضی، بر اساس داده های آزمایشگاهی و 46، 13، 6 و 35 درصد بر اساس مدل الخلافه به ترتیب در کلاس های کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد طبقه بندی شدند. تطابق نقشه خمیرایی مدل الخلافه با نقشه داده های آزمایشگاهی نیز 4/80 درصد بود. ضریب تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا، ضریب نش- ساتکلیف و میانگین هندسی مربعات خطا به ترتیب 767/0،  3/9، 671/0 و 86/0 برای شاخص خمیرایی و 739/0، 5/14، 543/0 و 73/0 برای رطوبت بهینه خاکورزی محاسبه شد که در سطح احتمال پنج درصد معنی دار بود. درنهایت مدل الخلافه تخمینی قابل اطمینان از ویژگی های مهندسی ارایه داد.

    کلیدواژگان: ظرفیت تبادل کاتیونی، ماده آلی، محتوای رس، ویژگی های مهندسی
  • اکبر فرقانی*، امیرحسین فرقانی، معصومه تقی زاده، بابک ربیعی صفحات 169-180

    آلودگی خاک ها با فلزات سنگین به دلیل حضور فلزات متنوعی مانند مس، نیکل، کادمیوم، روی، کروم و سرب است. فلزات سنگین اثرات مضری بر توابع بیولوژیکی خاک شامل اندازه، فعالیت و تنوع جمعیت میکروبی خاک و فعالیت آنزیم های درگیر در تغییر شکل عناصری مانند P، N، C و S دارند. از این رو فعالیت آنزیم های خاک به عنوان یک معرف زیستی روشی ارزان و سریع برای توزیع طبیعی و آنتروپوژنیک آلودگی فلزات سنگین مورد توجه واقع شده است. هدف این تحقیق بررسی اثرات سرب و رطوبت خاک بر فعالیت آنزیم های اوره آز و فسفاتاز و برهم کنش آنها در طی ده هفته انکوباسیون است. برای اعمال تیمارهای سرب از نمک استات سرب به مقادیر 50، 100، 150 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم خاک استفاده شد و سپس به گلدان های حاوی خاک با دو رژیم متفاوت آبی (ظرفیت مزرعه و غرقابی) اضافه شد. سپس در هفته های 2، 4، 6، 8 و 10 برای اندازه گیری فعالیت آنزیم های اوره آز و فسفاتاز اسیدی و قلیایی از هر گلدان نمونه برداری شد. با توجه به نتایج مشخص شد که فعالیت آنزیم اوره آز و فسفاتاز اسیدی در خاک مورد مطالعه تحت تاثیر غلظت های متفاوت سرب واقع نشد درحالی که فعالیت آنزیم فسفاتاز قلیایی در غلظت زیاد سرب کاهش یافت. از طرفی رطوبت در نحوه عملکرد آنزیم ها متفاوت و وابسته به غلظت سرب و زمان انکوباسیون عملکرد متفاوتی داشت. همچنین عملکرد و برهم کنش سه عامل سرب، رطوبت و زمان در فعالیت آنزیم های فوق به شدت تاثیرگذار است؛ بنابراین در مطالعه خاک های آلوده توجه به غلظت سرب، میزان رطوبت و زمان و برهم کنش آنها برای بررسی آلودگی خاک حایز اهمیت است.

    کلیدواژگان: خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، ظرفیت مزرعه، غرقاب، فسفاتاز اسیدی، فسفاتاز قلیایی
  • رامین رخشانی، معصومه فراستی*، علی حشمت پور، سید مرتضی سیدیان صفحات 181-196

    در این پژوهش به بررسی تاثیر تالاب آلاگل بر تصفیه آب رودخانه اترک پرداخته شد. بدین منظور از خرداد 1395 تا اردیبهشت 1396 در روز پانزدهم هر ماه از آب میانه و خروجی تالاب چهار نمونه آب برداشت شد، تالاب فقط در ماه های شهریور، آبان و بهمن آبگیری شده و در هر ماه، نمونه آب برداشت شد. با توجه به نتایج، pH آب در ورودی و خروجی تفاوت معنی داری داشت.  DOدر خروجی تالاب بیشتر از میانه و ورودی بوده که نشان دهنده بهتر شدن کیفیت آب و بالا بودن اکسیژن محلول در خروجی تالاب بوده است. میزان BOD، COD و NO3 در خروجی تالاب 12، 26 و 51 درصد نسبت به ورودی کاهش یافته است. میزان اکسیژن محلول در خروجی تقریبا 60 درصد نسبت به ورودی تالاب افزایش یافته است. همین طور با توجه به نتایج در ماه های شهریور، آبان و بهمن ماه که از رودخانه اترک آبگیری شده، کیفیت آب در میانه و خروجی تالاب نسبت به ورودی تالاب بهتر شده است. با توجه به نتایج به دست آمده تالاب آلاگل آلاینده های NO3 ، NH4 ،PO4، BOD، COD، DO را کاهش داده و غلظت آنها به کمتر از حد مجاز رسیده است. با توجه به نتایج به دست آمده، تالاب در خروجی، 10 درصد شوری رودخانه را کاهش داده است. اما با توجه به اینکه شوری در ورودی تالاب خیلی زیاد بوده، میزان آن در خروجی هم بالاتر از حد مجاز بوده است و تالاب نتوانسته شوری را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد. نتایج این پژوهش نشان داد که میزان بار آلودگی کیفی آب در ورودی به جز پارامترهای اکسیژن محلول و درجه حرارت بالا بوده و در میانه به صورت متوسط و در خروجی کاهش پیدا کرده است. با توجه به کیفیت خروجی تالاب، از آب تالاب آلاگل می توان برای مراکز پرورش ماهی استفاده کرد. در صورت کشت زمین ها در خروجی تالاب، باید از گیاهان مقاوم به شوری از جمله نی، گز و آتریپلکس استفاده کرد.

    کلیدواژگان: کیفیت آب، تصفیه طبیعی، تالاب آلاگل، نیترات
  • مهدی پژوهش*، مجید محمدیوسفی، افشین هنربخش، حمیدرضا ریاحی بختیاری صفحات 197-211

    به منظور برنامه ریزی و مدیریت سرزمین لازم است عوامل تاثیرگذار بر تغییرات آن را شناسایی و ارزشیابی کرد. تغییرات کاربری زمین یکی از عوامل اصلی تاثیرگذار بر فرایندهای آب و هوایی محلی، منطقه ای و جهانی است که به صورت تغییر در نوع استفاده از زمین تعریف می شود و یکی از عوامل مهم در تغییر جریان هیدرولوژیک، فرسایش حوضه و انهدام تنوع زیستی است. حوضه آبخیز بهشت آباد به عنوان یکی از زیرحوضه های سامانه کارون بزرگ، حدود 70 درصد از جمعیت استان چهارمحال و بختیاری را دربرمی گیرد. به همین دلیل با توجه به اهمیت بالای این حوضه در تامین آب حوضه های دیگر و نیز اهمیت شناخت کاربری های موجود در منطقه در طول چند دهه گذشته، هدف اصلی از این مطالعه، ارزیابی روند تغییرات مکانی کاربری اراضی در حوضه آبخیز بهشت آباد استان چهارمحال و بختیاری با مساحتی حدود 384787 هکتار با استفاده از علم سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی طی یک دوره 25 ساله است. در این تحقیق، ابتدا با تجزیه و تحلیل و پردازش تصاویر ماهواره ای لندست 5 سنجنده TM مربوط به سال های 1991، 2008 و لندست 8 سنجنده OLI سال 2016 و درنظر گرفتن 5 طبقه کاربری شامل اراضی مرتعی، مناطق ساختمانی- شهری، اراضی کشاورزی، اراضی باغی و اراضی بایر، اقدام به تهیه نقشه های کاربری اراضی برای سه مقطع زمانی به روش چشمی و هیبریدی با دقت قابل قبول شد. دقت کلی برای هر یک از نقشه های کاربری به دست آمده برای سال های 1991، 2008 و 2016 به ترتیب برابر 17/92، 29/94 و 41/93 درصد به دست آمد که دلالت بر مقبولیت دقت نقشه های تهیه شده داشت. سپس روند تغییرات کاربری اراضی و سهم هریک از طبقه های کاربری و درصد تغییرات هر یک از کاربری ها طی دو دوره مطالعاتی مشخص شد. نتایج این تحقیق نشان دهنده تغییراتی در سطح حوضه مورد مطالعه است. مساحت اراضی مرتعی در طی دو دوره روند کاهشی، مناطق ساختمانی- شهری روند افزایشی، اراضی کشاورزی در طی دوره اول روند کاهشی و در طی دوره دوم روند افزایشی، اراضی باغی در طی دو دوره روند افزایشی، اراضی بایر در دوره اول روند افزایشی و در دوره دوم روند کاهشی داشته است. در مجموع باید عنوان کرد که در منطقه بهشت آباد شاهد افزایش جایگزینی مراتع با مناطق ساختمانی- شهری، کشاورزی دیم، باغات و اراضی بایر و بروز تخریب پوشش مرتعی در منطقه هستیم.

    کلیدواژگان: تغییرات کاربری اراضی، سنجش از دور، تفسیر چشمی- هیبریدی، حوضه بهشت آباد
  • مرتضی خواست، موسی حسام*، ابوطالب هزارجریبی، امید محمدی صفحات 213-224

    با توجه به افزایش روزافزون قطعات زراعی کوچک، سیستم کیت آبیاری قطره ای بدون پمپ، می تواند روش مقرون به صرفه ای باشد. از این رو در این پژوهش ویژگی های پخش آب (دبی، ضریب یکنواختی پخش (CU) و ضریب تغییرات دبی) در آبیاری کیت مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق با ایجاد فشار کارکردهای 1، 2، 3 و 4 متر و سه تکرار آبیاری، ویژگی های گسیلندگی چهار نوع قطره چکان کوزه ای 2 نازله، 8 نازله، آسان دریپر و نتافیم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد در فشار 1 متری، قطره چکان های کوزه ای 2 نازله و 8 نازله با ضرایب یکنواختی پخش برابر با 98/39 و 99/30 درصد و دبی خروجی 3/60 و 3/62 لیتر بر ساعت، در فشار 2 متر قطره چکان آسان دریپر با دبی پخش 3/85 لیتر بر ساعت و یکنواختی پخش 99/44 درصد و در ارتفاع 3 و 4 متر قطره چکان نتافیم با دبی خروجی به ترتیب برابر با 3/87 و 3/97 لیتر بر ساعت و ضرایب یکنواختی 99/32 و 99/47 درصد، بهترین شرایط پخش را داشتند. در فشار کارکردهای کمتر از 2 متر قطره چکان های کوزه ای و در فشارهای بیش از 3 متر انواع نتافیم و آسان دریپر به دلیل وجود تنظیم کننده های فشار، گسیلندگی بهتری داشتند. در حالت کلی هر چهار نوع قطره چکان یکنواختی پخش و دبی مطلوبی را در فشارهای مختلف ایجاد کردند.

    کلیدواژگان: کیت آبیاری، قطره چکان، دبی، ضریب یکنواختی پخش
  • محمدجواد روستا*، صادق افضلی نیا، علی داد کرمی صفحات 225-236

    با توجه به مزایای مختلف کاربرد روش های خاکورزی حفاظتی در اراضی کشاورزی از جمله کاهش اثرات تغییر اقلیم از طریق کاهش انتشار گاز دی اکسید کربن به جو، ناشی از ترسیب کربن در خاک، این پژوهش با دو تناوب گندم- پنبه و گندم- کنجد در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بختاجرد شهرستان داراب (جنوب شرقی استان فارس) با دارای اقلیم گرم و خشک، در یک خاک لوم به مدت چهار سال با هدف بررسی و مقایسه میزان ترسیب کربن در روش های مختلف خاکورزی حفاظتی با روش مرسوم، انجام شد. نتایج نشان داد در تناوب گندم- پنبه، بیشترین و کمترین مقدار کل ترسیب کربن در عمق 20-0 سانتی متری خاک با میانگین 17/160 و 13/810 تن در هکتار به ترتیب با کاربرد روش بدون خاکورزی و خاکورزی مرسوم به دست آمد. بنابراین، کشت مستقیم گندم و پنبه باعث شد مقدار کل ترسیب کربن نسبت به روش خاکورزی مرسوم 24/26 درصد افزایش یابد که ارزش زیست محیطی مقدار افزایش ترسیب کربن در این عمق نسبت به روش کشت مرسوم معادل 103/274 میلیون ریال است. در تناوب گندم- کنجد، بیشترین و کمترین مقدار کل ترسیب کربن با میانگین 25/850  و 12/505 تن در هکتار به ترتیب در روش بدون خاکورزی و خاکورزی مرسوم حاصل شد. بنابراین، کشت مستقیم گندم و کنجد مقدار کل ترسیب کربن در عمق 20-0 سانتی متری خاک را نسبت به روش خاکورزی مرسوم بیش از 100 درصد (1/07 برابر) افزایش داد که ارزش زیست محیطی آن نسبت به روش کشت مرسوم معادل 412 میلیون ریال محاسبه شد. در تناوب گندم- پنبه و گندم- کنجد در شرایط مشابه، روش بدون خاکورزی می تواند جایگزین روش خاکورزی مرسوم شود.

    کلیدواژگان: استان فارس، ترسیب کربن، تناوب زراعی، خاکورزی حفاظتی
  • سجاد مهری بابادی*، مجید افیونی، شمس الله ایوبی صفحات 237-250

    برای مدیریت پایدار خاک بررسی اثرات موقعیت شیب و تغییر کاربری اراضی بر منابع خاک و آب ضروری است. در این پژوهش، سه نوع کاربری مرتع تخریب شده، کشت دیم و باغ سیب با هدف تاثیر موقعیت شیب و کاربری اراضی بر برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک در منطقه کوهرنگ استان چهارمحال و بختیاری انتخاب شد. هر کدام از کاربری ها بر اساس موقعیت شیب تقسیم شدند و ماده آلی (OM)، هدایت هیدرولیکی (KS)، شاخص آب گریزی (RI)، رس قابل پراکنش (DC) و میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (MWD)، به عنوان ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که هدایت هیدرولیکی بیشترین ضریب تغییرات را داشت. همچنین نتایج مقایسه میانگین نشان داد که تمامی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی اندازه گیری شده، در کاربری ها و موقعیت های مختلف شیب دارای تفاوت آماری معنی دار در سطح 5 درصد هستند. به طور کلی در هر سه کاربری بر اساس ویژگی های اندازه گیری شده کاربری باغ و موقعیت پایه شیب دارای شرایط کیفی بهتر نسبت به سایر کاربری ها و موقعیت های شیب است. تخریب مراتع و تغییر کاربری از مرتع به کشت دیم موجب کاهش سطح کیفی خاک شد که این امر در درازمدت سبب کاهش بهره دهی خاک و خارج شدن برخی زمین ها از چرخه تولید خواهد شد. نتایج همبستگی بین ویژگی های شیمیایی و فیزیکی خاک نشان داد که به طور کلی ماده آلی خاک بیشترین همبستگی را با سایر پارامتر ها دارد.

    کلیدواژگان: کاربری اراضی، موقعیت شیب، ویژگی های خاک
  • مهدی ملکی کاکلر*، محسن یاوری صفحات 251-267

    در سال های اخیر، بهسازی زیستی خاک بر پایه رسوب میکروبی کربنات کلسیم (MICP) به عنوان یک شاخه جدید در مهندسی ژیوتکنیک مطرح شده و هدف آن نیز بهبود خواص مکانیکی خاک است. امکان استفاده از MICP در حل مسایل ژیوتکنیکی از قبیل روانگرایی و فرسایش باعث شده این روش سازگار با محیط زیست، کم هزینه و مناسب به عنوان جایگزینی برای روش های متداول بهسازی خاک مطرح شود. با این حال، با وجود استفاده گسترده از این فناوری در مقیاس آزمایشگاهی، تعداد کمی از کاربردهای میدانی برای ارزیابی کارایی آن در مقیاس بزرگ اجرا شده است. از این رو، این مقاله بررسی جامعی در مورد این روش زیستی، نقش فرایندهای بیولوژیک در مهندسی ژیوتکنیک و عوامل تاثیرگذار فرایند به ویژه در کاربرد مقیاس بزرگ آن ارایه می کند. هدف اصلی این بررسی، ارزیابی پارامترهای اصلی محدود کننده اجرای روش در مقیاس میدانی است. درنهایت پیشرفت لازم برای استفاده صنعتی از این فناوری و چالش های اصلی پیش رو برای تحقیقات آینده قبل از کاربرد عملی آن به طور خلاصه مورد بحث قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: سیمان بیولوژیک، اوره آز، رسوب میکروبی کربنات، مقیاس میدانی
|
  • M. Khamseh Mahabadi, M. Shirvani*, M. R. Mosaddeghi Pages 1-12

    Shortage of water resources and deterioration of water quality have urged the need to develop new technologies for the removal of contaminants from water. Heavy metals produced by municipal and industrial activities are among the most toxic contaminants present in the natural and waste waters. Different methods have been developed for the elimination of heavy metals from water resources and industrial waste waters. Adsorption is an effective and economic method for the water purification purposes. Nowadays, clays and natural polymers have been widely used as the adsorbents for heavy metals, due to their eco-friendly nature, natural abundance, low cost and high specific surface area. If these adsorbents are used as a hybrid material, some of their physical and chemical restrictions would be alleviated. In this study, polyacrylic acid–bentonite hybrids and natural bentonite were compared in terms of Pb adsorption in the batch and fixed-bed column systems. Besides, the effect of pH on Pb retention was investigated in both systems. The results of the batch studies showed that Langmuir and Freundlich isotherm models were appropriate in ing quilibrium Pb sorption data. Pb sorption by the sorbents was increased with the rise in solution of pH from 4 to 6, showing the greatest Pb sorption capacity at pH values of 4 (83.29 mg g-1) and 6 (103.3 mg g-1). Different indices of filtration and adsorption, including average relative effluent concentration, relative adsorption index, relative transmitted index, and filtration coefficient, were calculated from the break-through curves, indicating that the polyacrylic acid-bentonite nanocomposite was superior in the Pb sorbtion, as compared to bentonite. Also, a higher pH value resulted in the greater Pb removal from the solutions.

    Keywords: Water contamination, Sorbent, Clay-polymer hybrid, Adsorption, Heavy metals
  • A. Atarodi, H. Karami*, A. Ardeshir, Kh. Hosseini Pages 13-26

    In general, engineering designs need to optimize the factors affecting the under-study phenomenon; however, this is often a costly and time-consuming process. In this regard, new methods have been developed to optimize with fewer tests; thus, they can make the whole process more affordable. In this study, Taguchi and Taguchi-GRA methods were used to design the geometric parameters of the protective spur dike in order to optimize their efficiency in reducing the scouring in a series of spur dikes. The results of both methods showed the optimal ratio of the length of the protective spur dike to the length of the first spur dike was 2.5 and the angle of the protective spur dike was 90 °. However, the ratio of the length of the protective spur dike to the length of the main spur dike in the Taguchi method was 0.8 and in the Taguchi-GRA method, it was 0.6. In addition, using variance analysis showed that the distance between the protective spur dike from the first spur dike, the protective spur dike angle, and the length of the protective spur dike were, respectively, the most effective on the performance of the protective spur dike. The results of this study, therefore, indicate that both methods are highly effective in optimization and, therefore, can be useful in the hydraulic engineer studies.

    Keywords: Optimization, Taguchi method, GRA method, Protective spur dike
  • Y. Hassani, S. M. Hashemy Shahdany*, B. Zahraei Pages 27-43

    This study focused on proposing a new operational perspective within main and lateral irrigation canals based on the economic value of water. To achieve this objective, the operation-economic framework offered in this study consisted of two main components of the PMP model and Operation model. The estimated economic values of water in different regions of the network were employed as the starting point for connecting the economic model with the operation model. It is worth mentioning that the technical perspective targeting adequacy of water distribution within the canals was modified in this study to be applied for the operation-economic framework since the original forms of the indicator were based on physical inherent of the water. Roodasht Irrigation District, located at Zayandeh-Rud basin, was selected as the case study, and the proposed framework was tested on the district. The obtained results revealed that in response to implementing the proposed framework in water distribution within the canal under the water shortage condition, alfalfa and safflower were the two crops those cultivation was decreased drastically in comparison with the other crops. The primary reason for the decrease was the lower values of the economic value of water for these two crops. Also ,the results of the canal operation appraisal from the adequacy of water delivery revealed that for the traditional operating system (without considering the economic perspective), the maximum values of the adequacy indicator were obtained for the upstream four canal reaches. On the other hand, the off-takes numbers of 1, 6, 5, and 12 got the maximum values of the adequacy indicator when the proposed operation-economic framework was applied for the canal system.

    Keywords: Economic value of water, Irrigation District, Economic simulation, Operational management
  • R. Gharibvand, M. Heidarnejad*, H. A. Kashkouli, H. Hasoonizadeh, A. Kmanbedast Pages 45-56

    The flow fields over a trapezoidal labyrinth weir (two-cycle) and a piano key weir were simulated using Flow3D, studying the impact of each model on the flow field in the weirs and the coefficient of discharge in comparison with the available experimental data. Moreover, the models were investigated experimentally in a 12.5 m long, 0.3 m wide, and 0.4 m high rectangular flume under clear-water conditions. The results showed good agreement between the data from the numerical and experimental models. The piano key weirs had a higher coefficient of discharged compared with labyrinth weirs. The coefficient of discharge was observed to increase by 26 percent as the height of the PKW was increased by 50 percent (from 5 to 7.5 cm). This increase was 24 percent for labyrinth weirs.

    Keywords: Trapezoidal Labyrinth Weirs, Piano Key Weirs, Coefficient of discharge, Flow3D numerical model
  • F. Shahbazi, A. R. Hosseinpur, H. R. Motaghian* Pages 57-68

    In order to increase the available Phosphorous (P), chemical fertilizers are applied; however, P chemical fertilizers are transformed into low available forms over time. Organic amendments could be effective in improving the efficiency of P fertilizers. The aim of this study was to investigate the effect of P fertilizers and vermicopost on the availability and fractions of P and maize (Zea Mays L.) indices in a calcareous soil. This study was performed in a factorial completely randomized design with three replicates. The experimental factors included chemical fertilizer (0 and 50 mg/kg P) and vermicopost (0 and 1 %W). After 2 months of planting in greenhouse, the shoots of maize were removed and the maize indices (P concentration, dry matter and P uptake) were determined. Then, the soil samples taken from each pot, P available, and P fractions were evaluated by a modified method developed by Hedley et al (1982). The results showed that the effect of the interaction beyween P fertilizer and vermicopost on the available P was significant. Also, the interaction of P fertilizer and vermicopost on the soluble and exchangeable P (P<0.05) and organic P (P<0.01) was significant. By applying the P fertilizer or % 1 vermicompost, all P fractions (except Ca bound P) were increased. The results, therefore, showed that the effect of the interaction between P fertilizer and vermicopost on P concentration, dry matter and P uptake was not significant (P>0.05). Vermicopost application increased the dry matter from 6.9 to 10.5 g pot-1, while application of 50 mg kg-1 P as fertilizer increased the dry matter from 7.7 to 9.7 g pot-1. Also, by adding vermicopost (11.1%), the i P uptake was increased, as compared to 50 mg kg-1. The results, therefore, indicated that the beneficial effect of vermicompost on the dry matter and P uptake in maize was more than that of the chemical fertilizer. Moreover, P fertilizer and manure could influence P fractions and P availability.

    Keywords: P fractions, Organic materials, Olsen
  • P. Heidarirad, A. A. Kamanbedast*, M. Heidarnezhad, A. R. Masjedi, H. Hasoonizadeh Pages 69-82

    Water supply at a desired rate at any time to meet the water requirements regardless of river discharge must be considered in the general design of intakes provided that the needs do not exceed the river flow. Due to the lack of necessary information in this field and the importance of sediment transport to the lateral intakes at river bends, this study aimed at understanding the mechanism of this phenomenon. To this end, the combined effect of convergence and divergence in lateral intakes on the sediment transport was investigated. According to the results, the diversion discharge to the intake was increased by converging the laboratory flume. By narrowing and converging the end of the flume, the diversion discharge was increased further, so that as the flume was converged to the size (b/B) of 0.75 and 0.5, the diversion discharge to the intake was increased by 13.6% and 75%, respectively. This could be connected to narrowing, flow obstruction and backflow to the intake. In contrast, different results were found by diverging the flume. In other words, the inflow to the intake was decreased by diverging the flume. As the flume end was diverged, the diversion discharge was decreased further. By diverging the flume to the size (b/B) of 0.75 and 0.5, the diversion discharge to the intake was decreased by 21.9 and 31.8%, respectively. The average diversion discharge to the intake at 30, 60 and 90º was 13.2, 15.2 and 11.5%, respectively. By converting the flume to the size (b/B) of 0.75 and 0.5, the diversion sediment to the intake was increased by 18.5 and 71.4%. In contrast, by diverging the flume to the size (b/B) of 0.75 and 0.5, the diversion sediment to the intake was decreased by 35.4 and 49.9%, respectively.

    Keywords: Intake, Sediment transport, Divergence, Convergence, Diversion discharge
  • N. Sadeghian, A. Vaezi*, A. Majnooni Heris Pages 83-94

    Few studies have been done regarding the role of the raindrop in the hydrodinamic mechanism of soil erosion. In this study, rainfall simulation experiments were conducted to evaluate the role of raindrop in runoff discharge, sediment concentration and hydraulic properties of flow under four slope gradients (5, 10, 15 and 20%) in a clay soil using a 90 mm.h-1 rainfall intensity to reach the steady state flow. Soil sample was packed into the erosion flume with 0.3m× 0.4m × 4 m in dimensions and tested under two soil surface conditions:  one with raindrop impact and one without raindrop impact. The results showed that runoff discharge, sediment concentration, flow depth, shear stress, stream power, Reynolds number and runoff velocity under without raindrop impact condition were significantly lower than those in the condition  with the raindrop impact with a factor of 0.62 to 3.54, 0.08 to 11.83, 0.91 to 0.96, 0.26 to 3.25, 0.52 to 4.45, and 0.36 to 3.27, 0.23 to 0.79 times, respectively; on the other hand, the Darcy Wysbach, Chezy and Manning coefficients were increased significantly under without raindrop impact (P<0.01). Flow velocity was the key hydraulic parameter strongly affecting the hydraulic properties. These findings indicated the importance of raindrop impact in the detachment rate of soil particles through the change of the hydraulic characteristics. This study also revealed the key role of raindrop impact on the runoff hydraulic characteristics, as well as particle detachments rate in rills. Information about the role of raindrop impact is a substantial step in modeling the rill erosion. Therefore, elimination of raindrops impact, especially in the steep slopes, with the conservation of natural vegetation cover can sufficiently prevent runoff production as well as the particle detachment rate.

    Keywords: Runoff discharge, Sediment concentration, Shear stress, Soil surface, Stream power
  • M. Mirjani, M. Soleimani*, V. Salari Pages 95-106

    Growing concerns about water pollution and its potentially harmful effects on human being have stimulated serious efforts to develop reliable biological monitoring techniques. The bioluminescent analysis is one of the most promising approaches for the biomonitoring of the environment, due to the sensitivity of the luminescent system to even micro quantities of the pollutants. The aim of the current study was to assess the petroleum compounds toxicity using Vibrio fischeri bacterium. The growth pattern of the bacterium was determined in photobacterium broth using the optical density measurement at 600 nm, which showed the optimum growth time of 16-18 hours after inoculation. In this research, the effects of environmental parameters such as temperature, pH and various concentrations of oil on the growth and luminescence of Vibrio fischeri were examined. The results revealed that the optimum growth conditions of the bacterium after 16 hours included the temperature of 25 °C and pH 7. Besides, the growth and luminescence intensity of Vibrio fischeri were a function of total petroleum hydrocarbon concentrations in the medium, which were significantly reduced in oil concentrations by more than 4% w/v. Therefore, the Vibrio fischeri could, therefore, have the potential for monitoring of petroleum pollutants in the aqueous media.

    Keywords: Vibrio fischeri, Biological monitoring, Bioluminescent bacteria, Petroleum pollutants, Water pollution
  • H. Shabani, M. A. Delavar*, S. T. Fardood Pages 107-119

    Today, to reduce the risks of contaminants, new remediation techniques have been focused on low-cost and environmentally friendly manners. Given the frequency of access, inexpensiveness and good physical and chemical properties, biochar has a high potential for the remediation of water pollutants. In this paper, the efficiency of chitosan engineered biochar (Bc-Ch) and pristine biochar (Bg-Bc) prepared from sugarcane bagasse biomass (Bg) in the Cd2+ removal in aqueous solution was investigated. To this aim, the effects of contact time, adsorbent dosage and solution pH on cadmium removal were evaluated by adsorption isotherms and Kinetic models. The results indicated that the Langmuir isotherm and the pseudo-second-order kinetic model could be well fitted with the process of cadmium biosorption. The maximum adsorption capacities of Bc-Ch, Bg-Bc and Bg ,according to Langmuir model, were found to be 32/78 mg/g, 11/57 mg/g and 2/23 mg/g, respectively. For these absorbents, the pseudo-second-order kinetic model showed the best fit to the experimental adsorption data. This study, therefore, indicated that the chitosan engineered biochar could be used as an effective, low-cost, and environmentally-friendly sorbent to remediate heavy metals contamination in the environment.

    Keywords: Sugarcane bagasse, Adsorption, Isotherm, Chitosan, Engineered biochar
  • F. Mehri Yari, H. Pirkharrati*, Kh. Farhadi, N. Soltanalinezhad, F. Naghshafkan Pages 121-132

    Soil pollution by heavy metals is a serious environmental problem that threatens the human health. The present study was carried out to investigate and detect the contamination of heavy metals of arsenic, copper, lead, zinc and iron due to human and natural activities in the sediment of lake bed and the surface soils of the eastern part of Urmia Province, West Azarbaijan Province. A total of 20 soil samples and surface deposition from the depths of 0 to 30 cm were collected randomly from the studied areas. After preparing the samples, extraction was carried out to determine the concentration of the heavy metals in the soil by using hydrochloric acid and nitric acid, and the total concentration of metals was measured using ICP-OES. The results of the calculation of the contamination factor showed that copper, iron, zinc and lead in the class of low and medium pollution and arsenic in 65.5% of the samples were very high in the class. The high concentrations of copper, lead and zinc contamination in the margin of the city and the contamination of arsenic in the lake bed were observed. The analysis of the contamination factor maps and contamination index with land use and geological map showed that copper, lead and zinc were mostly affected by human activities and arsenic influenced by the maternal materials in the region.

    Keywords: Soil contamination, Heavy metals, Contamination factor, Pollution index, Urmia lake
  • M. Farokhi, H. Ansary*, A. R. Faridhosseini Pages 133-144

    Estimation of soil moisture at various temporal and spatial scales is a key to the strategic management of water resources. Satellite-based microwave observations have coarse spatial resolution despite widespread and continuous of the provision surface soil moisture (SSM). In this study, the SSM data from the Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2) 25km resolution were used and these products were downscaled by three parameters retrieved from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) to 1km resolution. In the next step, the integration of the SSM downscaling model with SMAR model was used to monitor the root zone soil moisture(RZSM) in the study area (Rafsanjan plain). In order to evaluate the performance of the proposed method, the SSM and the soil profile moisture were measured at 10 points in the Rafsanjan plain. Comparison of AMSR2 25k SSM and downscaled SSM with the field measurement data showed that the mean of total stations for the correlation coefficient(R) was increased from 0.540 to 0.739 and the mean absolute error(MAE) and the root mean square(RMSE) were reduced from 0.039 and 0.040 to 0.018 and 0.020, respectively. Moreover, the results obtained from the validation of the RZSM values showed that the proposed method could estimate the RZSM with high accuracy and indicate the variations.

    Keywords: Downscaling, MODIS, Remote sensing
  • Z. Ebrahimikhusfi* Pages 145-158

    The purpose of this study was to analyze the temporal variations of dust phenomenon and its relationship with the climatic elements in Yazd city, located near one of the critical centers of dust production in the center of Iran. For this purpose, the Dust Storm Index was first calculated. After the standardization of precipitation, temperature, maximum wind speed, average wind speed, relative humidity and, dust storm index, the co-linearity effect between variables was calculated by using inflation variance factor. Then, several regression models were prepared based on the optimal Ridge parameter. The performance of the models was evaluated based on the determination coefficient, F value and Root Mean Square Error. Finally, by using the most accurate model, the impact of climate parameters on the dust events changes was determined. The results showed that the incidence of dust events in the spring was more than the rest of the year. Based on the optimal model (Model 12), it was found that the main factor influencing the dust storm index variations in different seasons was the surface winds speed. It was also shown that 39%, 25%, 46% and 31% of dust storm index changes in winter, spring, summer, and autumn were due to the interaction of the five climatic parameters studied in this study.

    Keywords: Climate Change, Dust Storm Index, Ridge Regression, Arid Region, Yazd
  • M. Servati*, H. Beyrami, O. Ahmadi Pages 159-168

    The soil engineering evaluation can be useful for construction and soil use. Aljarafe model has been used to evaluate the soil engineering properties by multiple regression techniques. In this research, Aljarafe model was used to predict the optimum moisture and plasticity index based on 184 series soils data of the Miandoab region. Based on all correlations between clay percentage and plasticity index, the optimum moisture proved to be highly significant (0.88 & 0.72). Also, Cation Exchange Capacity was significantly correlated (0.84 & 0.70) with the engineering properties. However, the correlation coefficients for the organic matter with optimum moisture and plasticity index were very low in the absolute amount. Application of the aljarafe model revealed that 50.3, 5.7, 0 and 44 % of the total extension could be classified as low, moderate and very high, respectively; on the other hand, based on the experiment data, 46, 13, 6 and 35 % could be classified as low, moderate, high and very high plasticity index classes, respectively. So, there was an overall agreement between the aljarafe model and Analytical Plasticity index maps, which was 80.4. Also, the coefficient of Determination, Root Mean Square Error (RMSE), Nash-Sutcliffe index (NES) and Geometric Mean Error Ratio (GMER) between calculated and experiment engendering properties was calculated to be 0.767, 9.3, 0.671 and 0.86 for the plasticity index and 0.739, 14.5, 0.543 and 0.73 for optimum moisture, respectively, were significant (P>5%). Finally, the aljarafe model provided a reliable estimate of engineering properties.

    Keywords: Cation Exchange Capacity, Clay, Engineering properties, Organic matter
  • A. Forghani*, A. H. Forghani, M. Taghizadeh, B. Rabiei Pages 169-180

    Soils pollution with heavy metals is due to the presence of various metals such as copper, nickel, cadmium, zinc, chromium and lead. Heavy metals have a negative effect on the biological parameters of soil, including size, activity and diversity of soil microbial population, as well as the enzymes involved in the deformation of such elements as P, N, C, and S. Thus, the activity of soil enzymes as a bioavailable agent is reflected as a cheap and fast method for the natural and anthropogenic distribution of heavy metals contamination. The purpose of this study was to investigate the effect of lead, humidity and their interaction on urease and phosphatase enzyme activity during a 10 week incubation period. Different levels of acetate lead (50,100, 150 and 200 mg/kg soil) were added to the plots containing two different moisture regimes (field capacity and flooding). The activity of urease and phosphatase (alkaline and acidity) was measured after 2,4,6,8 and 10 weeks of incubation. The results indicated different levels of lead had no significant effect on the activity of urease and acidity phosphatase. In contrast, high levels of lead significantly reduced the activity of alkaline phosphatase. Moreover, moisture served a different role in the activity of these enzymes, and it was related to the lead concentration and incubation time. Additionally, the function and interaction of lead, moisture and time were very influential on urease and phosphatase activity. Therefore, the above three characteristics are very important to study soil contamination for the polluted soils.

    Keywords: Field capacity, Flood, Acid phosphatase, Alkaline phosphatase, Physical, chemical of soil
  • R. Rakhshani, M. Farasati*, A. Heshmatpour, M. Seyedian Pages 181-196

    In this research, the impact of the Alagol wetland on the water treatment of Atrak River was studied. From June, 2016, to May, 2017, on the fifteenth day of the month, four samples of water were collected from the middle and the outlet of the wetland. Also, the wetland was fed only in the months of September, November and February. The parameters of acidity, electrical conductivity, phosphate, nitrate, dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, chemical oxygen and ammonia were measured. The water pH at the entrance and exit was significantly different. EC was higher at the entrance, and its value was decreased in the middle and output. DO in the outlet of the wetland was higher than that in the middle and inlet, indicating the improved water quality and high dissolved oxygen in the wetland output. NO3, NH4, PO4, BOD and COD were higher at the entrance to the wetland; also, it was decreased in the outlet and middle, and the difference was significant. Further, according to the results of September, November and February, which were fed to the wetland, water quality in the middle and outlet of the wetland was improved toward the entrance of the wetland. According to the results, Alagol wetlands could reduce the phosphorus, ammonia, BOD, COD and DO, and their concentrations were lower than the limit. However, given that the salinity at the entrance of wetland was too high, its amount in the output was higher than the standard limit and the wetland could not significantly reduce salinity. The results of this study showed that that of water pollution in the inlet, except that the dissolved oxygen parameters and the temperature were high and decreased in the middle outlet. Due to the quality of the wetland outlet, Alagol wetland water could be used for fish farming centers.

    Keywords: Water quality, Natural treatment, Alagol wetland, Nitrate
  • M. Pajoohesh*, M. Mohammad Yousefi, A. Honarbakhsh, H. R. Reyahi Bakhtyari Pages 197-211

    In order to plan and manage the land and its changes, it is necessary to identify and evaluate the factors affecting it. Land use / cover changes are one of the main factors in global environmental change that is defined as a change in the type of land use; it is one of the major factors changing hydrologic flow, land erosion and destruction of biodiversity. The main purpose of this study was to assess the trends of land use changes in Beheshtabad Watershed of Chaharmahal and Bakhtiari Province with an area about 3847 square kilometers by using remote sensing and GIS during a 25-year period. In this research, first, analyzing and pre-processing the satellite images of Landsat 5 TM sensors from 1991 and 2008 were done, and Landsat 8 of OLI sensor of 2016 was applied. Then, by using the hybrid classification method, 5 land use classes including pasture lands, urban-building lands, agricultural lands, garden lands and bare lands, land use maps for the three time periods were prepared. The overall accuracy of the obtained land use maps for 1991, 2008 and 2016, was 92.17%, 94.29% and 93.41%, respectively, indicating the acceptable accuracy of the maps. Then, the process of land use change and the contribution of each land use classes and the percentage of changes in each land use class were determined in two study periods. The results of this study showed some changes occurred in the studied watershed. The total area of pasture lands during two periods indicated the decreasing trend, but urban-building and garden lands during two periods represented the increasing one. Agricultural lands during the first period indicated the decreasing trend and during the second period showed the increasing trend, while bare lands during the first period showed the increasing trend and during the second period, reflected the decreasing trend. In general, it should be noted that in the Beheshtabad watershed, we could see an increase in the replacement of pastures by urban-building class, rainfed agriculture, gardens, and bare lands, the incidence of destruction in the region.

    Keywords: Land Use Changes, Remote Sensing, Hybrid method, Beheshtabad watershed
  • M. Khast, M. Hesam*, A. Hezarjaribi, O. Mohamadi Pages 213-224

    Due to the increasing number of small crops, the system of irrigation without a pump can be an economical way. Therefore, in this research, the effects of the type of droplet and the height of water supply system utilization on the characteristics of water distribution (discharge, dispersion uniformity coefficient (CU) and coefficients of variation of discharge) were investigated. In this research, the pressure functions of 1, 2, 3 and 4 meters and three irrigation repeats were investigated; also, the discharge characteristics of jet pots of 2 and 8 nozzles, easy dripper and netafim were addressed. The results indicated that at 1 m pressure, drippers of pots of 2 and 8 nozzles with the uniformity coefficients of distribution were equal to 89.39 and 99.30%, and the discharge rate was 3.60 and 3.62 liters per hour at a pressure of 2 m. An easy-drain drip with a discharge rate of 3.85 L / h and a uniform distribution of 99.44%, at a height of 3 and 4 m, the droplets of the netafim with an outlet discharge were 3.87 and 3.97 liters per hour and the uniformity coefficients of 99.32 and 99.47 percent had the best broadcast conditions. According to these significant differences (P <0.05), it can be concluded that at pressures less than 2 m of jar droplets and at more than 3 m, netafim and Easy Dipper types could  have better leakage due to pressure regulators. In general, each of the four types of emitters produced a uniform dispersion and the optimum discharge at different pressures.

    Keywords: Irrigation kit, Drip irrigation, Discharge, Uniformity factor
  • M. J. Rousta*, S. Afzalinia, A. Karami Pages 225-236

    Given the various advantages of applying conservation tillage methods in the agriculture, including reducing the effects of climate change by decreasing the carbon dioxide emissions to the atmosphere caused by carbon sequestration in soil, this study was conducted with two wheat-cotton and wheat-sesame rotations at Agricultural Research Station Bakhtajerd, in Darab, the southeast of Fars Province, which had a warm and dry climate; this work was carried out in a loam soil during four years. The aim of this investigation was to compare the carbon sequestration (CS) in the soil after application of different conservation tillage methods with the conventional method. The results showed that in wheat-cotton rotation, the maximum and minimum amount of CS in the 0-20 cm depth of soil with the average 17.160 and 13.810 t/ha could be obtained by using no-till and conventional tillage, respectively. Therefore, no-till increased CS by 24.26% in wheat and cotton cultivation, as compared to the conventional tillage. The economic value of this CS increment for the environment was $2459 per hectare. In the wheat-sesame rotation, the highest and lowest CS was obtained with an average of 25.850 and 12.505 t/ha in no-till and conventional tillage, respectively. Namely, direct seeding of wheat and sesame increased the CS at the 0-20 cm depth of soil by 107%, as compared to the conventional tillage with the economic value of $9809.5 per hectare. Under similar conditions, in wheat-cotton and wheat-sesame rotations, the conventional methods could be replaced by no tillage.

    Keywords: Carbon sequestration, Conservation tillage, Fars province, Rotation
  • S. Mehri Babadi*, M. Afyuni, Sh. Ayoubi Pages 237-250

    For sustainable soil management, the effects of slope position and land use change on soil and water resources are essential. In this research, three land uses including degraded pasture, drought and apple gardens were selected to determine the effect of slope position and land use on some physical and chemical properties of soil in the Koohrang area of Chaharmahal and Bakhtiari province. Each of the applications was divided according to the position of the slope, and from three applications and organic matter (OM), saturated hydraulic conductivity (Ks), water repellency (RI), dispersible clay (DC) and weighted average aggregate diameter (MWD)  were studied as the  physical and chemical properties of soil. The results showed that Ks had the greatest coefficient of variation. Also, the results of the mean comparison revealed that all of the measured physical and chemical properties had a significant difference in different slope applications and positions at 5% level. In general, the garden and the base position of the slope had better qualitative conditions than other land uses and slope positions. Rangeland degradation and change in the use of pasture from dryland cultivation led to a decrease in soil quality, which could reduce soil utilization and exhaust some of the land from the production cycle. The results of the correlation between chemical and physical properties of soil showed that in general soil organic matter had the highest correlation with other parameters.

    Keywords: Land use, Landscape position, Soil properties
  • M. Maleki Kakelar*, M. Yavari Pages 251-267

    Biocementation through microbial induced carbonate precipitation (MICP) is a recently developed new branch in geotechnical engineering that improves the mechanical properties of bio-treated soils. The potential application of MICP to handle problems such as liquefaction and erosion has been established; this technique offers an environmentally friendly, cost-effective and convenient alternative to traditional soil improvement approaches. Nevertheless, in spite of the widespread demonstration of the process at laboratory scale, few field and practical applications have been implemented to assess the efficiency of the biochemical process. Therefore, this paper presents a review of the utilization of MICP for soil improvement and discusses the treatment process including the key constituents involved and the main affecting factors, especially in field scale applications. The major contribution of this research is to identify the main parameters restricting the application of this method on site. Finally, technical and commercial progress in the industrial adoption of the technology and the main challenges that are ahead for the future research prior to real practical application are briefly discussed.

    Keywords: Biocement, Urease, Microbial Induced Carbonate Precipitation, Field scale