فهرست مطالب

نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)
سال بیست و چهارم شماره 2 (پیاپی 92، تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/07/22
  • تعداد عناوین: 20
|
  • علیرضا واعظی*، خدیجه سهندی، نسرین صادقیان صفحات 1-11

    در مناطق نیمه خشک، خاک ها دارای توسعه ساختمانی ضعیف بوده و به شدت در معرض فرایندهای فرسایش آبی از جمله فرسایش شیاری و بین شیاری هستند. اطلاعاتی در ارتباط با شدت تاثیر این دو نوع فرسایش آبی در خاک های مختلف در دامنه ها وجود ندارد. این پژوهش به منظور تعیین حساسیت خاک های منطقه نیمه خشک به این دو نوع فرسایش آبی انجام گرفت. یک مطالعه آزمایشگاهی در هشت کلاس بافت خاک با استفاده از فلومی به ابعاد 1× 6/0 متر تحت باران شبیه سازی شده با شدت 50 میلی متر بر ساعت به مدت 60 دقیقه انجام شد. شدت فرسایش شیاری و بین شیاری با تعیین مقدار هدررفت خاک در سطح فلوم، طی مدت بارندگی اندازه گیری شد. بر اساس نتایج، شدت هر دو نوع فرسایش به طور معنی داری در بین بافت های خاک تغییر کرد (001/0>P). خاک لوم سیلتی حساس ترین خاک به فرسایش شیاری (22/0 گرم بر متر مربع در ثانیه) و بین شیاری (15/0 گرم بر متر مربع در ثانیه) بود؛ درحالی که در خاک شنی هدررفت خاک مشاهده نشد. مقایسه تفاوت هدررفت خاک ناشی از دو نوع فرسایش بین بافت های خاک نشان داد که شدت فرسایش شیاری در خاک های لوم رس شنی، لوم سیلتی، لوم و لوم شنی به ترتیب 2/3، 4/1، 1/1 و 8/2 برابر بیشتر از شدت فرسایش بین شیاری بوده و این تفاوت ها از نظر آماری معنی دار بود. مقدار سیلت عامل اصلی مهار تفاوت هدررفت خاک در این خاک ها بود. این مطالعه نشان داد در خاک های منطقه نیمه خشک مورد بررسی که محتوای سیلت بیشتری دارند، شدت فرسایش شیاری بیشتر از فرسایش بین شیاری است.

    کلیدواژگان: بافت خاک، محتوای سیلت، شبیه ساز باران، محتوای ماده آلی، هدررفت خاک
  • علی حیدر نصرالهی*، حامد احمدی، یاسر سبزواری، سمیه نوری صفحات 13-26

    شاخص تنش آبی گیاه (‏CWSI‏) ابزاری است که می تواند برای پایش سریع وضعیت آب گیاه مورد استفاده قرار گیرد که یک نیاز ‏کلیدی برای مدیریت دقیق آبیاری محصولات است. ‏این تحقیق با هدف محاسبه شاخص CWSI برای لوبیاچیتی در منطقه خرم آباد در دو روش آبیاری سطحی و تیپ انجام شد. به این منظور طرحی در قالب بلوک های کامل تصادفی و آزمایش کرت های خرد شده اجرا شد که فاکتور اصلی شامل روش های آبیاری تیپ (T) و آبیاری سطحی (F) رقم های لوبیاچیتی شامل COS16 (C)، صدری (S) و کوشا (K) در کرت های فرعی قرار گرفتند. نتایج نشان داد مقادیر CWSI محاسبه شده در آبیاری سطحی در طول دوره رشد گیاه همواره از آبیاری تیپ بیشتر بودند. بیشترین مقدار شاخص CWSI در هر دو روش آبیاری برای رقم صدری، معادل 0/20 و 0/26 به ترتیب برای روش تیپ و سطحی حاصل شد. تجزیه آماری نشان داد که اثر روش آبیاری بر روی مقدار شاخص تنش آبی گیاه در سطح پنج درصد معنی دار بود، ولی بین ارقام مختلف تاثیر معنی داری مشاهده نشد. بر همین اساس برای آبیاری تیپ و سطحی به ترتیب مقادیر 0/19 و 0/24 به عنوان مقادیر آستانه CWSI منظور شد و روابطی بر اساس اختلاف دمای پوشش گیاهی و هوا برای تعیین زمان آبیاری ارایه شد.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی آبیاری، تنش آبی، دمای برگ
  • حسن ترابی پوده، حجت الله یونسی*، آزاده ارشیا صفحات 27-40

    آگاهی از کیفیت منابع آب زیرزمینی که بزرگ ترین ذخیره قابل دسترس آب شیرین زمین هستند، یکی از نیازهای مهم و ضروری در برنامه ریزی و توسعه منابع آب است. هدف از این تحقیق، بررسی روند تغییرات کیفیت منابع آب زیرزمینی در آبخوان های بالادست سد زاینده رود در بازه زمانی (1395-1374) و بررسی کیفیت آب از نظر مصارف شرب و کشاورزی و ارزیابی شاخص IRWQIGC است. بدین منظور پارامترهای EC، TDS، SAR، pH، TH، Cl، CO3، Ca، Mg، Na، K، HCO3، NO3 و عناصر سنگین شامل روی، مس، سرب، کادمیوم و آرسنیک نمونه های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفتند. در آبخوان های بالادست سد زاینده رود، طبقه بندی آب از نظر کشاورزی بیشتر در محدوده C2-S1 است و از نظر شرب بیشتر در طبقات قابل قبول و خوب است. میزان عناصر سنگین در حد مجاز است. مقدار متوسط نیترات در آبخوان های چهل خانه، دامنه- داران، بویین میاندشت و چادگان به ترتیب 43/77، 48/08، 35/53 و 26/36 میلی گرم در لیتر و البته بیشینه مقدار نیترات در این مناطق، اغلب فراتر از حد مجاز رفته است. پهنه بندی نیترات و شاخص IRWQIGC با روش کریجینگ انجام شد. کمترین مقدار شاخص که در طبقات به نسبت بد قرار می گیرد در قسمت های جنوب و جنوب شرق بویین میاندشت و جنوب و جنوب غرب چهل خانه و نیز در قسمت های مرکزی دامنه- داران و جنوب چادگان قرار دارد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، زایندهرود، کریجینگ، IRWQIGC
  • محمدحسین ناصرزاده*، بهلول علیجانی، مریم پایداری صفحات 41-54

    با توجه به تاثیرهای تغییرات اقلیمی بر محصولات کشاورزی و تهدید امنیت غذایی در سال های اخیر، این شرایط یکی از اصلی ترین مسایل اقلیم شناسی کشاورزی را تشکیل می دهد. هدف از این پژوهش شناخت وضعیت اقلیم کشاورزی برای کشت برنج در آینده با توجه به شرایط اقلیمی تاثیرگذار در گذشته است، با توجه به تاثیر دما و بارش منطقه بر عملکرد برنج و حساسیت های اقلیمی برنج نسبت به این دو متغیر، به پیش بینی دما و بارش، در آینده و تاثیر تغییرات این دو متغیر بر عملکرد برنج پرداخته شد. داده های دما و بارش از سازمان هواشناسی دریافت و پتانسیل دمایی و اقلیم کشاورزی منطقه بررسی و ضمن تهیه تقویم کشاورزی کشت برنج، همبستگی دما و بارش با داده های عملکرد برنج با استفاده از ضریب همبستگی اسپیرمن بررسی شد. با استفاده از مدل SDSM داده های آینده تولید و دوره بازگشت دما و بارش در نرم افزار SMADA مشخص شد. نتایج نشان داد دمای حداقل بهاره گرایش به دیررس بهاره دارد. دمای حداقل بیشترین تاثیر را در فروردین، دمای حداکثر بیشترین تاثیر را در تیر و بارش نیز بیشترین تاثیر را در خرداد و تیر دارد. بر اساس نتایج حاصل از مدل های پیش بینی کننده، منطقه مورد مطالعه با افزایش دما و بارش روبه رو خواهد بود که شرایط مناسبی برای کشت به وجود می آورد، ولی دیررس شدن سرما و کوتاه شدن فصل رشد باعث بالا رفتن ریسک کشت برنج در این زمان می شود.

    کلیدواژگان: اقلیم کشاورزی، پتانسیل دمایی، همبستگی اسپیرمن، مدل SDSM
  • امیر علیزاده*، بهروز یعقوبی، سعید شعبانلو صفحات 55-68

    در این مطالعه، ضریب دبی سرریزهای لبه تیز واقع بر کانال های دایره ای با استفاده از مدل های انفیس و انفیس-کرم شب تاب شبیه سازی شد. همچنین برای بررسی افزایش قابلیت مدل های عددی از شبیه سازی های مونت کارلو استفاده شد. این درحالی است که روش اعتبارسنجی ضربدری برای صحت سنجی مدل های عددی به کار گرفته شد. با توجه به پارامترهای ورودی، چهار مدل انفیس و انفیس-کرم شب تاب معرفی شد. تجزیه و تحلیل نتایج عددی نشان می دهد که مدل برتر ضریب دبی را به عنوان تابعی از عدد فرود (Fr) و نسبت عمق جریان روی تاج سرریز به ارتفاع تاج سرریز (h/P) شبیه سازی کرد. مقادیر MARE، RMSE و R برای مدل برتر به ترتیب برابر 0/001، 0/002 و 0/999 محاسبه شد. این درحالی است که حداکثر مقدار MARE برای این مطالعه کمتر از 2 درصد بود.

    کلیدواژگان: سرریز دایره ای، ضریب دبی، شبیه سازی، انفیس، الگوریتم کرم شب تاب
  • مهدی ماجدی اصل*، رسول دانشفراز، سعیده ولیزاده صفحات 69-85

    برداشت شن و ماسه از بستر رودخانه ها از بزرگ ترین نگرانی ها در علم امروز به حساب می آید. اصول و قوانین معینی برای انتخاب مکان مناسب برداشت مصالح و مقدار این برداشت در آیین نامه های طراحی دیده نمی شود. بنابراین گاهی برداشت مصالح رودخانه ای از مکان های با پتانسیل کمتر و نزدیک سازه ها انجام می گیرد. در تحقیق حاضر سعی شده است با مسلح کردن سازه، تاثیر برداشت مصالح که با تغییر الگوی جریان در اطراف سازه منجر به افزایش آبشستگی می شود را کنترل کرد. آزمایشات در بستر ماسه ای با دانه بندی 0/78 میلی متر به طول 4/25 متر، درون کانالی به طول 13 متر و عرض 1/2 متر انجام گرفته است. نتایج حاصل نشان داد که استفاده از گروه پایه محافظت شده با کابل، در بستر بالادست گودال باعث کاهش 29/6 درصدی عمق آبشستگی حداکثر در جلوی پایه و کاهش 34 درصدی در پشت پایه شده است. همچنین در بستر پایین دست گودال این محافظت موجب کاهش 15 درصدی عمق آبشستگی حداکثر در جلو پایه شد؛ بنابراین آرایش کابل مورد استفاده در سطح پایه، مطابق با روش تحقیق حاضر منجر به کاهش چشمگیر عمق و وسعت آبشستگی حداکثر در گروه پایه پل شده است.

    کلیدواژگان: آبشستگی حداکثر، گروه پایه، گودال برداشت مصالح، وسعت آبشستگی
  • علی عبدالهی، مجتبی نوروزی مصیر*، مهدی تقوی، عبدالامیر معزی صفحات 87-103

    امروزه یکی از راه های مقابله با کمبود عناصر غذایی کم مصرف کاربرد مواد نانو به منظور افزایش قابلیت دسترسی عناصری مانند روی برای گیاهان است. بنابراین، این مطالعه برای بررسی تاثیر نانوذرات اکسید آهن عامل دار و کود شیمیایی سولفات روی بر شکل های شیمیایی روی در فاز محلول خاک و همبستگی آن با غلظت و جذب روی در گندم صورت گرفت. این مطالعه در قالب طرح کامل تصادفی و با سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل نانوذرات اکسید آهن عامل دار هیدروکسیل (OH)، کربوکسیل (COOH) و آمین (NH2) هر کدام در سه مقدار (100، 200 و 300 میلی گرم بر کیلوگرم)، سولفات روی (ZnSO4) (به مقدار 40 کیلوگرم در هکتار) و تیمار شاهد (بدون استفاده از نانوذرات اکسید آهن) بود. پس از اتمام دوره کشت ویژگی های شیمیایی خاک از جمله پ.هاش، روی قابل دسترس و کربن آلی محلول و مقدار غلظت و جذب روی در گیاه اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که پ.هاش، روی قابل دسترس و مقدار کربن آلی محلول خاک به شکل معنی داری تحت تاثیر تیمارهای آزمایش قرار گرفت. نتایج حاصل از مدل ژیوشیمیایی Visual MINTEQ نشان داد که بیشترین مقدار گونه آزاد روی در تیمار نانوذرات اکسید آهن کربوکسیل دار به مقدار 300 میلی گرم در کیلوگرم خاک به دست آمد. همچنین تیمارهای آزمایش به شکل معنی داری غلظت گونه روی ترکیب شده با ترکیبات آلی (Zn-DOM) را تحت تاثیر قرار داد. وجود ضرایب همبستگی به نسبت بالا و مثبت و معنی دار بین غلظت و جذب روی در گندم با گونه های روی آزاد و کمپلکس شده با ترکیبات آلی در محلول بیانگر این است که می توان این گونه ها را به عنوان گونه های قابل دسترس روی در محلول خاک درنظر گرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که کاربرد نانوذرات اکسید آهن عامل دار به بهبود شرایط خاک به افزایش قابلیت دسترسی روی کمک می کند.

    کلیدواژگان: نانوذرات، کربن آلی محلول، کود شیمیایی، عناصر کم مصرف
  • محسن جواهری طهرانی، سید فرهاد موسوی*، جهانگیر عابدی کوپایی، حجت کرمی صفحات 105-121

    در چند دهه اخیر، استفاده از بتن متخلخل برای پوشش کف پیاده روها و روسازی جاده ها به عنوان رابطی برای جمع آوری رواناب شهری فزونی یافته است. این سیستم از نظر اقتصادی نسبت به دیگر روش های کاهش آلودگی رواناب بسیار مقرون به صرفه تر است. برای طراحی سیستم کنترل رواناب و کاهش آلودگی آن، نیاز به تعیین خصوصیات هیدرولیکی و دینامیک بتن متخلخل (با و بدون مواد افزودنی) است. در این پژوهش، تاثیر فاکتورهای تیپ سیمان (2 و 5)، نسبت آب به سیمان (0/35، 0/45 و 0/55)، مقدار ریزدانه (صفر، 10 و 20 درصد)، نوع افزودنی (پوکه معدنی، پوکه صنعتی، پرلیت و زیولیت) و میزان افزودنی افزوده شده (5، 10، 15 و 20 درصد) بر خصوصیات فیزیکی بتن متخلخل (تخلخل، هدایت هیدرولیکی و مقاومت فشاری)، هر کدام با سه تکرار، با استفاده از طراحی اثرزدا بررسی شده است. از نرم افزار Qualitek-4 نیز برای بحث نتایج استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که برای به دست آوردن بیشترین میزان تخلخل در طرح اختلاط بتن متخلخل، باید نسبت آب به سیمان 35/0، صفر درصد ریزدانه، سیمان تیپ 2 و 15 درصد پوکه صنعتی درنظر گرفته شود. همچنین، نسبت آب به سیمان 55/0، صفر درصد ریزدانه، سیمان تیپ 2 و 15 درصد پوکه صنعتی بیشترین میزان آبگذری در بتن متخلخل را به دست می دهد. در نهایت، نسبت آب به سیمان 55/0، 20 درصد ریزدانه، سیمان تیپ 2، و 5 درصد زیولیت برای حصول حداکثر مقاومت فشاری مورد نیاز است. نتیجه کلی این است که در این پژوهش، بدون طراحی اثرزدا، امکان نتیجه گیری منطقی و با کمترین هزینه وجود نداشت.

    کلیدواژگان: بتن متخلخل، طرح آزمایش تاگوچی، جاذب آلودگی، طرح اختلاط بتن
  • رسول دانشفراز*، مهدی ماجدی اصل، علی بازیار صفحات 123-135

    شیب شکن مایل از جمله سازه های مولد جریان فوق بحرانی هستند که در کانال های روباز برای کاهش ارتفاع و ایجاد شیب ملایم مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به اینکه به کارگیری صفحات مشبک به صورت افقی و قایم به عنوان مستهلک کننده انرژی در پایین دست این سازه ها می تواند بر استهلاک انرژی جریان موثر باشد، لذا 180 آزمایش متفاوت در تحقیق حاضر با هدف بررسی استهلاک انرژی جریان انجام شد. نتایج نشان داد که زاویه شیب شکن مایل تاثیر چندانی بر استهلاک انرژی جریان و عمق نسبی پایین دست شیب شکن مایل مجهز به صفحه مشبک قایم ندارد ولی افزایش تخلخل سبب افزایش هر دو پارامتر می شود. برای شیب شکن مایل مجهز به صفحه مشبک افقی نیز با افزایش زاویه شیب شکن و کاهش درصد تخلخل صفحات مشبک عمق نسبی پایین دست و استهلاک انرژی نسبی کل افزایش می یابند. برای یک عمق بحرانی نسبی ثابت، استهلاک انرژی نسبی کل و عمق نسبی پایین دست شیب شکن مایل ساده مجهز به صفحه مشبک افقی را می توان تابعی از طول خیس شده صفحات مشبک و طول شیب شکن مایل درنظر گرفت. برای صفحات مشبک قایم نیز فقط تابعی از تخلخل صفحات مشبک است.

    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، طول خیس شده صفحه مشبک، زاویه شیب شکن مایل، عمق نسبی پایین دست
  • فروزان محمدمیرزایی، مهدی ذاکری نیا*، ابوطالب هزارجریبی صفحات 137-152

    افزایش جمعیت، توسعه کشاورزی و کاهش منابع آب سطحی، باعث برداشت بی رویه از آب زیرزمینی شده است. از طرفی عدم توجه به تعادل میان برداشت و تغذیه آبخوان ها، افت سطح آب در آبخوان را به دنبال داشته است. برای آگاهی از رفتار سیستم آب زیرزمینی و وضعیت منابع و مصارف در حوضه و وضعیت تبادل آب در این دو بخش، می توان از اتصال مدل های معتبر آب سطحی و زیرزمینی استفاده کرد. هدف از این مطالعه شبیه سازی جریان آبخوان آزاد گرگان رود با استفاده از مدل آب زیرزمینی برای درک رفتار سیستم آب زیرزمینی در شرایط هیدرولوژی مختلف و ارایه راهکار مدیریتی برای بهبود وضعیت تامین و تقاضا است. ابتدا وضعیت آبخوان مورد مطالعه با استفاده از اطلاعات مورد نیاز موجود در منطقه به کمک مدل آب زیرزمینی MODFLOW شبیه سازی شد و سپس به منظور مدیریت تخصیص آب در منطقه مورد مطالعه، اطلاعات حاصل از مدل آب زیرزمینی با استفاده از نرم افزار LINK KITCHEN به مدل شبیه ساز و تخصیص منابع آب (WEAP) انتقال یافت. سناریوهای مختلف مدیریتی از جمله افزایش راندمان آبیاری، استفاده از پساب تصفیه خانه، کاهش دبی رودخانه در اثر تغییر اقلیم و ترکیبی از سناریوهای فوق برای برآورد میزان کاهش تقاضای آب درنظر گرفته شد. بر اساس این سناریوها، پیش بینی ها برای یک دوره 20 ساله انجام و اثرات آن روی منابع آب حوضه، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج واسنجی مدل MODFLOW نشان داد که انطباق قابل قبولی بین سطح ایستابی مشاهده ای و شبیه سازی شده وجود دارد، به طوری که میزان RMSE برای جریان های ماندگار و غیرماندگار به ترتیب 0/972 و 0/97 به دست آمد. نتایج نشان داد که به کارگیری همزمان راهبردهای مختلف مدیریت مصرف آب، بهتر از سناریوی استفاده منفرد از هر کدام از آنها، برداشت آب از منابع مختلف را کاهش می دهد.

    کلیدواژگان: گرگان رود، بهره برداری تلفیقی، مدل WEAP، MODFLOW
  • زیبا مقصودی، محمود رستمی نیا*، مرزبان فرامرزی، علی کشاورزی، اصغر رحمانی، سید روح الله موسوی صفحات 153-163

    نقشه برداری رقومی خاک همگام با پیشرفت های زیرساخت داده های مکانی، نقش مهمی را در جهت ارتقاء دانش مطالعات خاکشناسی ایفا می کند. لذا تحقیق حاضر با هدف تهیه نقشه رقومی کلاس فامیل خاک با استفاده از مدل های جنگل تصادفی و رگرسیون درختی توسعه یافته در بخشی از اراضی نیمه خشک استان ایلام اجرا شد. متغیرهای محیطی از مدل رقومی ارتفاع با قدرت تفکیک مکانی 30 متر با استفاده از نرم افزار SAGAGIS نسخه 7/3 استخراج شد. تعداد 46 خاکرخ حفر و ویژگی های فیزیکوشیمیایی نمونه های خاک اندازه گیری و بر اساس سامانه آمریکایی 2014 در سطح فامیل رده بندی شد. در محدوده مورد مطالعه سه رده مالی سولز، اینسپتی سولز و انتی سولز شناسایی شد. بر اساس نتایج داده کاوی متغیرهای محیطی با استفاده از آنالیز تورم واریانس (VIF)، متغیرهای کمکی ارتفاع، ارتفاع استاندارد شده و شاخص زبری پستی و بلندی بیشترین میزان تغییرپذیری مکانی خاک ها را در منطقه مدل سازی می کند. بهترین پیش بینی مکانی کلا س های خاک مربوط به فامیل خاکFine, carbonatic, thermic, Typic Haploxerolls است. همچنین نتایج نشان می دهد که مدل های جنگل تصادفی و رگرسیون درختی توسعه یافته به ترتیب صحت عمومی 0/80 و 0/64 و شاخص کاپای 0/70 و 0/55 را ارایه می کند. بنابراین، روش جنگل تصادفی می تواند یک روش قابل اعتماد و با دقت مناسب باشد که حتی با تعداد نمونه کم تخمین قابل قبولی را ارایه کند.

    کلیدواژگان: پیش بینی مکانی، کلاس خاک، رگرسیون درختی توسعه یافته، جنگل تصادفی
  • کیمیا محمدی بابادی، علیرضا نیکبخت شهبازی*، حسین فتحیان صفحات 165-180

    تحقیق حاضر با هدف بررسی رابطه زمانی و مکانی خشکسالی های هواشناسی، هیدرولوژیکی و شناسایی خشکسالی در حوضه آبریز سد کارون یک انجام شده است. داده های آماری هواشناسی بین سال های 1993 تا 2017 به عنوان طول دوره آماری انتخاب شد. رابطه بین شاخص های خشکسالی هواشناسی با هر یک از شاخص های خشکسالی هیدرولوژیکی و شناسایی خشکسالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که خشکسالی هیدرولوژیکی در ادامه خشکسالی هواشناسی رخ داده و از همبستگی بسیار بالایی با خشکسالی هواشناسی برخوردار بوده است. شدیدترین خشکسالی بین سال های 2006 تا 2011 رخ داده است. بررسی ها نشان داد هر سه سال یک بار حوضه با یک خشکسالی هواشناسی و سپس خشکسالی هیدرولوژیکی همراه می شود. نتایج نشان داد بیشترین همبستگی مربوط به شاخص هواشناسی 12 ماهه با سه ماه تاخیر و شاخص هواشناسی و هیدرولوژیکی 6 ماهه با سه ماه تاخیر و شاخص خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی سه ماهه با دو ماه تاخیر است. لذا می توان نتیجه گرفت که خشکسالی هیدرولوژیکی تقریبا با دو تا سه ماه تاخیر خود را در کل حوضه آبریز نشان می دهد و هرچه از این زمان یعنی 4 ماه یا بیشتر می شود همبستگی بین این دو شاخص از بین می رود و کاهش می یابد. همچنین با توجه به پهنه بندی های خشکسالی مشاهده شد که در طول دوره آماری مورد بررسی از سال 1993 تا 2009 اکثر خشکسالی ها ناشی از کاهش بارش در شمال غرب حوضه کارون یک رخ داده است و این مسئله با کاهش میزان رواناب در ایستگاه های هیدرومتری خود را نشان داده است. البته در سال های 2009 تا 2012 وضعیت رواناب به طور موقت بهبود داشته است و از سال 2012 تا 2017 مجدد وضعیت خشکسالی ها از منظر مکانی به روال قبلی بازگشته است.

    کلیدواژگان: سد کارون یک، خشکسالی هواشناسی، خشکسالی هیدرولوژیکی، شناسایی خشکسالی
  • شاهرخ زند پارسا*، فاطمه قاسمی سعادت آبادی، مهدی مهبد، علیرضا سپاسخواه صفحات 181-195

    با توجه به محدودیت منابع آب و رشد روزافزون جمعیت، حفظ امنیت غذایی و حفاظت از محیط زیست به یک معضل جهانی تبدیل شده که یکی از راهکارهای پیشنهاد شده برای آن، افزایش بهره وری آب محصولات کشاورزی است. با بهینه سازی مصرف آب و کود می توان آلودگی آب های زیر زمینی را کاهش و بهره وری آب و نیتروژن را افزایش داد. در این تحقیق، هدف بررسی ارتباط میان بهره وری و بازده مصرف آب در مقادیر مختلف آب آبیاری و کود نیتروژن بود. مطالعه انجام شده برای محصول گندم (Triticum aestivum L.) رقم شیراز در دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز بر پایه طرح آماری کرت های یک بار خرد شده در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی با سه تکرار در سال های زراعی 1389-1388 و 1390-1389 بود. تیمار های آبیاری از صفر تا 120 درصد عمق آبیاری کامل و تیمارهای کودی از صفر تا 138 کیلوگرم بر هکتار نیتروژن درنظر گرفته شد. همبستگی بین بهره وری آب و بازده مصرف آب با مجموع آب آبیاری و باران، تبخیر- تعرق و مقدار نیتروژن موجود در خاک بررسی شد. از داده های سال اول زراعی برای واسنجی معادلات و داده های سال دوم زراعی برای اعتبارسنجی آنها استفاده شد. از بین معادله های ارایه شده در این پژوهش معادله های واسنجی شده از طریق نسبت های بدون بعد مجموع آب آبیاری و بارندگی، تبخیر- تعرق و مجموع نیتروژن به کار رفته و باقی مانده در خاک نسبت به مقادیر آنها در آبیاری کامل و کود نیتروژن حداکثر برای محاسبه بهره وری مجموع آب آبیاری و بارندگی و بازده مصرف آب به عنوان مناسب ترین روش پیشنهاد شد، و ضریب تعیین (R2) برای آنها به ترتیب برابر 0/88 و 0/93 و جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) برابر 0/2 و 0/13 بود که دقت خوبی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: آبیاری بهینه، تبخیر- تعرق، کود نیتروژن، واسنجی
  • رضوان رضایی نژاد، حسین خادمی*، شمس الله ایوبی، حسن جهانبازی گوجانی صفحات 197-208

    در اکوسیستم‎های خشک و نیمه‎خشک، تک درختان تاثیر مهمی بر ویژگی‎های خاک داشته و از طریق سیستم ریزوسفر و تاج پوشش‎های خود، تاثیر بسزایی در حاصلخیزی، حفاظت و بهبود کیفیت خاک دارند. به منظور مطالعه تاثیرات توالی زمانی سن درختچه‎های بادام وحشی وامچک روی ویژگی‎های فیزیکی و شیمیایی خاک، نمونه‎های خاک از اعماق 20-0، 60-40، 100-80 و 140-120 سانتی‎متری از دو فاصله یقه درخت (ریزوسفر) و لبه تاج پوشش درختان با سنین 30، 50 و 130 ساله و یک موقعیت شاهد (فاقد درخت) از منطقه انجرک واقع در جنوب شرقی شهرستان بافت، استان کرمان با سه تکرار برداشت شد. ویژگی‎های پ‎هاش، قابلیت هدایت الکتریکی، ماده آلی، آهک، پتاسیم قابل استفاده و غیرتبادلی و بافت خاک اندازه‎گیری شد. نتایج این پژوهش حاکی از آن است که ویژگی‎های خاک اندازه‎گیری شده از اعماق مختلف در منطقه مورد مطالعه، تحت تاثیر سن و تاج پوشش درختچه‎های جنگلی بادام وحشی وامچک قرار گرفته‎اند. بیشترین و کمترین مقدار پ‎هاش به ترتیب درخاک‎های شاهد و تحت پوشش درختچه‎های 130 ساله مشاهده می‎شود و مقدار قابلیت هدایت الکتریکی خاک در زیر تاج درختچه‎ها بیشتر از انتهای تاج است. تجمع کربن، نیتروژن و مواد مغذی در زیر تاج پوشش درختچه‎ها، جزایر حاصلخیزی اطراف هر درختچه را ایجاد کرده و به طور کلی ویژگی‎های فیزیکی و شیمیایی خاک با افزایش سن درختچه‎‎های بادام وحشی وامچک بهبود یافته است. در مجموع حضور این درختچه‎ها در مجموع، آثار مثبتی بر ویژگی‎های خاک داشته و لذا از بین رفتن آنها منجر به کاهش چشمگیر کیفیت ویژگی‎های خاک و مستعد شدن آنها به فرسایش خاک می‎شود.

    کلیدواژگان: ریزوسفر، جزایر حاصلخیزی، ویژگی‎های خاک، سن درخت، بادام وحشی وامچک
  • سالار رضاپور*، پریا نجفی، بهناز آتش پز صفحات 209-220

    در این مطالعه تعداد شش خاکرخ متعلق به پنج تیپ خاک حفر، تشریح و نمونه برداری شدند. نمونه های خاک برای تعیین خصوصیات فیزیکوشیمیایی و شکل های کل و قابل استفاده عناصر آهن (Fe)، روی (Zn)، مس (Cu)، منگنز (Mn)، سرب  (Pb)و کادمیوم (Cd) آنالیز شدند. با درنظر گرفتن دامنه تغییرات pH و کربنات کلسیم معادل، خاک های مورد مطالعه خصوصیات قلیایی و آهکی نشان دادند. تغییرات قابل توجهی در مقدار شکل قابل استفاده عناصر آهن (1/4 تا 25/8 میلی گرم در کیلوگرم)، روی (0/01 تا 3/3 میلی گرم در کیلوگرم)، مس (0/32 تا 6/2 میلی گرم در کیلوگرم)، منگنز (1/0 تا 11/8 میلی گرم در کیلوگرم)، کادمیوم (0/05 تا 0/12 میلی گرم در کیلوگرم) و سرب (0/22 تا 2/5 میلی گرم در کیلوگرم) و به همین ترتیب شکل کل مقدار آهن (10/6 تا 20/6 گرم در کیلوگرم)، روی (35 تا 67/5 میلی گرم در کیلوگرم)، مس (9 تا 26/4 میلی گرم در کیلوگرم)، منگنز (262 تا 588/8 میلی گرم در کیلوگرم)، کادمیوم (0/5 تا 1/75  میلی گرم در کیلوگرم) و سرب (17 تا 31/3 میلی گرم در کیلوگرم) در خاک های مختلف مشاهده شد. هر دو شکل (قابل استفاده و کل) عناصر فوق میان تیپ های مختلف خاک مقدار و پراکنش متفاوتی نشان دادند که این امر ممکن است ناشی از اختلاف در دامنه هوادیدگی، شرایط ژیومورفولوژیکی، فرایندهای خاکسازی، خصوصیات متفاوت فیزیکوشیمیایی خاک ها و ورود مواد مختلف شیمیایی به خاک باشد. در اکثر نمونه ها غلظت هر دو شکل قابل استفاده و کل عناصر فوق در دامنه حداکثر قابل قبول قرار داشتند.

    کلیدواژگان: تیپ خاک، عناصر کم‎مصرف، خاکرخ خاک، منطقه ارومیه
  • نادر عباسی*، آرش حیدری پاکرو، رضا بهراملو صفحات 221-234

    استفاده از مواد افزودنی به عنوان اصلاح کننده ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی خاک ها یکی از مرسوم ترین روش های تثبیت و بهسازی خاک است که از دیرباز نیز مورد توجه بوده است. با اضافه کردن یک یا چند ماده افزودنی به خاک و انجام تمهیدات مورد نیاز، در اثر وقوع واکنش های شیمیایی ویژگی های مهندسی خاک بهبود می یابد. انتخاب نوع و میزان ماده افزودنی، بستگی به عواملی متعددی نظیر؛ نوع خاک، هدف تثبیت، ویژگی ذاتی مواد افزودنی، و... داشته و در هر پروژه ای با توجه جنبه های فنی و اقتصادی قابل بررسی و تعیین است. در این تحقیق، اثر کاربرد همزمان سه نوع افزودنی شامل؛ آهک، پودر سنگ و الیاف پلی پروپیلن بر مقاومت فشاری تک محوری بک نوع خاک رسی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور چهار سطح مختلف آهک (0، 2، 3 و 5 درصد وزنی خاک) و چهار سطح متفاوت پودر سنگ ضایعاتی (0، 2، 5 و 10 درصد وزنی خاک) و با درصدهای مختلف الیاف پلی پروپیلن در پنج سطح (0، 0/25، 0/50، 0/75 و 1 درصد وزنی خاک) به یک خاک رسی با خاصیت خمیری زیاد (CH) افزوده شد. سپس برخی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی مخلوط های مختلف شامل خواص پلاستیسیته، خصوصیات تراکمی و مقاومت فشاری تک محوری آنها تعیین شد. نتایج نشان داد که تثبیت نمونه ها با آهک و پودر سنگ ضایعاتی و مسلح کردن آنها با الیاف پلی پروپیلن ضمن تاثیر بر حدود آتربرگ، موجب کاهش رطوبت بهینه تراکم و وزن واحد حجم خشک بیشینه آنها می شود. همچنین افزودن همزمان سه ماده پودر سنگ ضایعاتی، آهک و الیاف پلی پروپیلن با ترکیب به ترتیب 5، 5 و 1 درصد وزنی خاک باعث افزایش 8 برابری  مقاومت فشاری خاک تیمار شده نسبت به خاک شاهد شد. علاوه بر این زمان عمل آوری نیز تاثیر قابل توجهی بر مقاومت فشاری نمونه های تیمار شده داشت. به طوری که مقاومت فشاری 28 روزه نمونه حدود دو برابر مقاومت نمونه های 7 روزه بوده است.

    کلیدواژگان: تثبیت خاک، تراکم هاروارد، سازه های آبی، خواص مهندسی خاک، مقاومت فشاری
  • محمد توانگر، حمیدرضا عشقی زاده*، مهدی قیصری صفحات 235-249

    پژوهش حاضر با هدف ارزیابی رشد و شاخص بهره وری مصرف آب هشت هیبرید دیررس ذرت در مقایسه با هیبریدهای رایج منطقه (KSC704 و Maxima-FAO530) تحت شرایط متفاوت آبیاری (آبیاری کامل بر اساس حداکثر تخلیه مجاز رطوبتی 50 درصد و کم آبیاری به طور متوسط 16 درصد عمق آب کمتر نسبت به آبیاری کامل) و دو مدیریت کاربرد کود نیتروژن (تقسیط سه و 16 قسمتی نیتروژن به مقدار 150 کیلوگرم نیتروژن از منبع کود اوره با 45 درصد نیتروژن) با استفاده از طرح اسپلیت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان در سال 1396 اجرا شد. نتایج نشان داد که عملکرد دانه، علوفه و شاخص سطح برگ گیاه در سطح احتمال یک درصد تحت تاثیر برهم کنش اثرات سه گانه مدیریت آبیاری، نیتروژن و هیبرید ذرت قرار گرفت. در بین هیبریدهای مختلف ذرت تحت مدیریت کم آبیاری و تقسیط 16 قسمتی کود نیتروژن هیبرید 719SC بالاترین مقدار کارایی مصرف آب (45/3 کیلوگرم دانه به ازای هر متر مکعب آب) را به خود اختصاص داد. به طور کلی عملکرد هیبریدهای دیررس مورد مطالعه در مقایسه با هیبریدهای شاهد، 704SC و ماکسیما، در تاریخ کاشت مورد نظر بیشتر بود که با به کارگیری مدیریت کم آبیاری و تقسیط بیشتر کود نیتروژن می توان بهره وری تولید آن را افزایش داد.

    کلیدواژگان: بهره وری عملکرد، ذرت، شاخص تحمل به تنش، کم آبیاری
  • شیما نصیری*، نگار فرهی، علی نقی ضیائی صفحات 265-266

    یکی از مهم ترین و پیچیده ترین فرایندها در حوضه های آبریز شناخت و پیش بینی تغییرات آب سطحی است. اصلی ترین فرایندهای مرتبط با آب سطحی شامل بارندگی، نفوذ، تبخیر- تعرق و رواناب هستند. در این پژوهش، از مدل نیمه توزیعی SWAT برای شبیه سازی تغییرات جریان سطحی و زیرزمینی برای حوضه آبریز سمنان در مقیاس ماهانه استفاده شد. به منظور مشخص کردن پارامترهای حساس مدل، آنالیز حساسیت انجام شد و میزان حساسیت پارامترهای مختلف بر چهار جزء مهم بیلان آب شامل رواناب سطحی، جریان جانبی، آب زیرزمینی و تبخیر- تعرق مورد بررسی قرار گرفت. واسنجی مدل بر اساس داده های جریان رودخانه برای سال های 2014-2004 و صحت سنجی نیز بر اساس آمار سال های 2016-2014 صورت گرفت. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که پارامترهای SoL_K (ضریب هدایت هیدرولیکی خاک)، CH_K2 (ضریب نفوذ از بستر رودخانه)،RCHRG_DP (مقدار نفوذ به آبخوان عمیق) وCN2 (شماره منحنی SCS) حساس ترین پارامترها هستند. دقت شبیه سازی با استفاده از شاخص های ارزیابی نش ساتکلیف (Ns) و ضریب همبستگی (R2) برای سه ایستگاه هیدرومتری شهمیرزاد، درجزین و حاجی آباد در دوره واسنجی و اعتبارسنجی، به ترتیب در بازه 0/6 تا 0/8 و 0/80 تا 0/90 برآورد شد که حاکی از کارایی قابل قبول مدل در شبیه سازی جریان  است. بر اساس نتایج بیلان آب، از مجموع آب ورودی به حوضه حدود 6/87 درصد صرف تبخیر تعرق، 3 درصد رواناب سطحی، 3 درصد نفوذ و مابقی مرتبط با تغییرات و ذخیره رطوبت در خاک است.

    کلیدواژگان: رواناب، نفوذ، الگوریتم SUFI2، آب زیرزمینی، بیلان آب
  • فاطمه خیامیم*، حسین خادمی، شمس الله ایوبی صفحات 267-285

    با شناخت فراوانی و توزیع مکانی کانی های رسی خاک، می توان اطلاعات کامل تری از ویژگی ها، رفتار و عملکرد خاک به دست آورد. این مطالعه با هدف تهیه نقشه پراکنش مکانی مقدار کانی های رسی غالب در خاک های استان اصفهان و ارتباط آن با اقلیم و ماده مادری انجام شد. فراوانی پالیگورسکیت، ایلیت، کانی های منبسط شونده و کلریت به صورت نیمه کمی در 100 نمونه خاک مرکب سطحی استان اصفهان تعیین شد. نقشه مقدار نیمه کمی کانی های رسی خاک به روش وزن دهی معکوس فاصله تهیه شد. نتایج نشان داد که کانی پالیگورسکیت بیشتر در مناطق خشک استان با دمای بالا وجود دارد و در مناطق مرطوب استان مشاهده نمی شود. از طرفی در مناطقی که رسوبات قم، قرمز تحتانی و فوقانی (دوران میوسن و پلیوسن) وجود دارد این کانی در خاک غالب می شود. بنابراین، ماده مادری در ورود این کانی به محیط خاک و اقلیم بیشتر در پایداری و حفظ این کانی و تا حدی تشکیل محدود این کانی در خاک های استان موثر بوده است. پراکنش ایلیت و کلریت در خاک های استان از روند خاصی پیروی نکرده و این کانی ها صرف‎نظر از نوع اقلیم در تمامی مناطق استان مشاهده می شوند. بنابراین، پراکنش دو کانی گفته شده متاثر از ماده مادری است. در مورد پراکنش کانی های منبسط شونده، هر دو عامل اقلیم و ماده مادری موثر است. در مناطق مرطوب غرب و جنوب غربی استان نقش اقلیم در پراکنش این کانی بیشتر است و در سایر مناطق به‎ویژه مناطق شرقی استان با اقلیم خشک نقش ماده مادری پررنگ تر است.

    کلیدواژگان: پالیگورسکیت، خاک های استان اصفهان، کانی های رسی، کلریت
  • کامبیز وفایی، ام البنین بذرافشان*، هادی رمضانی اعتدالی صفحات 287-302

    برآورد ردپای اکولوژیکی آب و تجارت آب مجازی در محصولات مختلف در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران می توانند به مدیریت بهتر منابع محدود آب کمک کند. در این مطالعه، تغییرات مکانی و زمانی اجزای ردپای اکولوژیکی آب در محصول باغی بادام فاریاب و دیم برآورد شده و میزان حجم تجارت آب مجازی طی دوره آماری 1387 تا 1393 در استان های تولیدکننده در سطح ملی برآورد شده است. نتایج نشان داد، در باغات دیم، به طور متوسط ردپای اکولوژیکی آب 2/9 متر مکعب بر کیلوگرم است که سهم آب سبز و خاکستری در کشت دیم 72 و 28 درصد است. استان ایلام و کهگیلویه و بویراحمد دارای بالاترین سهم آب سبز (به ترتیب 91 و 90 درصد) هستند، که دارای قابلیت بالایی در توسعه کشت دیم هستند. در مقابل متوسط ردپای اکولوژیکی آب در باغات فاریاب، 4/11 متر مکعب بر کیلوگرم است که به ترتیب سهم آب سبز، آبی و خاکستری 19، 71 و 10 درصد است. از این نقطه نظر استان های سیستان و بلوچستان، خوزستان و هرمزگان به ترتیب با 90 و 89 و 88 درصد بیشترین سهم آب آبی را نسبت به مجموع ردپای اکولوژیکی آب در کشور دارا هستند، که توجه به روش های بهینه سازی آبیاری ضرورت دارد. حجم کل آب مجازی تولید بادام دیم و فاریاب به ترتیب برابر با 1923 و 8242 میلیون متر مکعب است که از این مقدار، حدود 92 درصد یعنی معادل 9343 میلیون متر مکعب در سال به صورت تجارت آب مجازی از کشور صادر می شود.

    کلیدواژگان: ردپای آب، بادام دیم و فاریاب، مقیاس استانی، مقیاس ملی
|
  • A. R. Vaezi*, Kh. Sahandi, N. Sadeghian Pages 1-11

    In semi-arid regions, soils are weakly aggregated and subjected to water erosion processes especially rill and interrill erosion. There is no information on the rate of these water erosion types in semi-arid soils located in the hillslopes. Therefore, this study was conducted to determine the soils susceptibility to these erosion types in semi-arid region. A laboratory experiment was done in eight soil textures using in a 0.6 m × 1 m flume a simulated rainfall with 50 mm.h-1 in intensity for 60 min. Rill and interrill erosion rate was measured using soil loss amount per flume area and rainfall duration. Based on the results, both rill and interrill erosion rate were significantly varied among the soils textures (P<0.001). Silt loam was the most susceptible soil to rill erosion (0.22 g m-2 sec-1) and interrill erosion (0.15 g m-2 sec-1), whereas sand didn’t appear any soil loss by these water erosion types. The compression of soil loss resulted by rill and interrill erosion among the soil tectures showed that rill erosion rate for sandy clay loam, silt loam, loam and sandy loam was 3.2, 1.4, 1.1 and 2.8 times higher than interrill erosion rate, respectively. These differences were statistically significant. Silt content was the major factor controlling soil loss difference in these soils. This study revealed that the study semi-arid soils having higher silt content appears also higher rill erosion rate than interrill erosion rate.

    Keywords: Soil texture, Silt content, Rainfall simulator, Organic matter content, Soil loss
  • A. H. Nasrollahi*, H. Ahmadi, Y. Sabzevari, S. Nouri Pages 13-26

    The Plant Water Resistance Index (CWSI) is a tool that can be used for the rapid monitoring of plant water status, which is a key requirement for the accurate product irrigation management.The purpose of this study was to calculate the CWSI index for bean hares in the Khorramabad region for two methods of surface irrigation and drip tape ‎irrigation. For this purpose, a design was implemented in the form of randomized complete block design and split plot experiment. The main factors included drip tape irrigation (T) and surface irrigation (F), and the cultivars of Chibi cultivars including COS16 (C), Sadri (S) and diluted (K) served as sub-plots. By using the field measurements, the position of the upper and lower base lines was estimated for each treatment in different months and used to calculate the CWSI index. The results showed that CWSI values calculated in the surface irrigation during plant growth period were always higher than those in the drip tape irrigation. The highest value of CWSI index was obtained for the Sadri variety, which was equal to 0.20 and 0.26, for the type and surface method, respectively. Statistical analysis showed that the effect of irrigation method on the amount of water stress index was significant at 5% level, but there was no significant difference between different cultivars. According to the results of this study, the threshold values for CWSI were considered to be 0.19 and 0.24 for surface and drip tape ‎irrigation respectively, and relationships were presented based on the differences in vegetation and air temperature to determine the irrigation time.

    Keywords: Irrigation planning, Water stress, Leaf temperature
  • H. Torabipoudeh, H. Yonesi*, A. Arshia Pages 27-40

    Understanding the quality of groundwater resources, which are the largest available freshwater reservoir, is one of the needs in planning and developing water resources. The purpose of this research was to study the quality changes of groundwater resources in the upstream aquifers of Zayandehrood Dam (1995-2016) and to evaluate water quality in terms of drinking and agricultural consumption and evaluation of IRWQIGC. For this purpose, EC, TDS, SAR, PH, TH, Cl, CO3, Ca, Mg, Na, K, HCO3 and NO3 parameters and heavy elements including zinc, copper, lead, cadmium and arsenic were investigated from laboratory samples. In the upstream aquifers of the Zayandehrood Dam, the water classification was mainly agricultural in the C2-S1 range, and it was generally acceptable in the drinking classes. The amount of heavy elements was allowed. The average amount of nitrate in the Chehelkhaneh, Damanehdaran, Boein-Miandasht and Chadegan aquifers was calculated to be 43.77, 48.08, 35.53 and 26.36 mg / l, respectively, and the maximum nitrate levels in these areas, however, were often exceeded. Nitrate zoning and IRWQIGC were performed by the kriging method. The lowest index values, which fell into relatively poor classes, were in the south and southwestern parts of Boein-Miandasht and south and south-west of the Chehelkhaneh, and in the central parts of Damanehdaran, and the south of Chadegan.

    Keywords: Groundwater, IRWQIGC, Kriging, Zayandehrood
  • M. H. Nasserzadeh*, B. Alijani, M. Paydari Pages 41-54

    Given the climatic changes and threats to food security in recent years, they have have become a major issue in agricultural climatology. The present study aimed to investigate the status of agricultural climate suitable for the cultivation of rice in the light of the influential climatic conditions in the past. Given the effect of temperature and the amount of precipitations on rice growth and the sensitivity of rice to these two variables, the study examined the predicted future temperature and rainfall and their effects on rice. Data related to the temperature and rainfalls were obtained from the Meteorological Organization. Additionally, the temperature and agricultural potential of the region were considered. By preparing the agricultural calendar for the cultivation of rice, the correlation between temperature, precipitation and rice productivity was calculated using the Spearman Correlation coefficient. By using the SDSM model, future data and temperature and precipitation return period were determined in the SMADA software. The results demonstrated that minimum spring temperature tended to be late spring. The minimum temperature had the highest impact in April, the maximum temperature had the highest impact in July and the maximum rainfall had the highest effect in both June and July. Based on the results of the prediction models, the studied region would experience an increase in temperature and rainfall by providing favorable conditions for the cultivation of rice. However, delays in the cold season and shortness of the growth period increased the risks associated with the cultivation of rice in this period.

    Keywords: Agro-climate, Temperature potential, Spearman correlation, SDSM model
  • A. Alizadeh*, B. Yaghoubi, S. Shabanlou Pages 55-68

    In this study, the discharge coefficient of sharp-crested weirs located on circular channels was modeled using the ANFIS and ANFIS-Firefly (ANFIS-FA) algorithm. Also, the Monte Carlo simulations (MCs) were used to enhance the compatibilities of the soft computing models. However, the k-fold cross validation method (k=5) was used to validate the numerical models. According to the input parameters, four models of ANFIS and ANFIS-FA were introduced. Analyzing the numerical results showed that the superior model simulated the discharge coefficient as a function of the Froude number (Fr) and the ratio of flow depth over weir crest to the weir crest height) h/P(. The values of the mean absolute relative error (MARE), root mean square error (RMSE) and correlation coefficient (R) for the superior model were calculated 0.001, 0.002 and 0.999, respectively. However, the maximum error value for this study was less than 2%.

    Keywords: Circular weir, Discharge coefficient, Modeling, ANFIS, ANFIS-FA
  • M. Majedi Asl*, R. Daneshfaraz, S. Valizadeh Pages 69-85

    Sand mining from rivers is one of the biggest concerns in the science today. Certain principles and rules for choosing the right place for mining materials and the amount of this mining are missing in the design codes. Therefore, mining of river materials from sites with less potential and near structures has been occasionally seen. In the present study, it has been attempted to reinforce the structure to control the impact of the mining of material, which results in the increased scour by changing the flow pattern around the structure. The experiments were carried out in two simple and armed modes, in sand bed with a grain size of 0.78 mm, with a length of 4.25 meters, inside a canal of 13 meters in length and 1.2 meters in width. The extent of scouring along the longitudinal and transverse directions in different times from the start to the scouring equilibrium was investigated for all substrates under sub-critical flow conditions (range 0.5-0.25). The results showed that the use of a cable-protected method in the upstream pit led to 29.6% reduction in the maximum scour depth at the front and 34% reduction in the back of the pier; also, in the downstream of the pit, it reduced the maximum scour depth by 15% at the front of the pier. Therefore, the cable arrangement used at the piers surface, according to the current research method, resulted in a significant reduction in the depth and extent of scouring in the pier group of the bridge.

    Keywords: Maximum scouring, Pier group, Mining material of pit hole, Extent of scouring
  • A. Abdollahi, M. Norouzi Masir*, M. Taghavi, A. Moezzi Pages 87-103

    Nowadays, one of the ways to confront with the micronutrients deficiency is application of Nano materials to increase the availability of elements such as zinc for plants.  Therefore, this study was conducted to investigate the effect of functionalized iron oxide nanoparticles and zinc sulfate chemical fertilizer on the zinc chemical forms in soil solution phase and its correlation with zinc concentrations and uptake in wheat. This study was carried out in a completely randomized design with three replications. Treatment consisted of functionalized iron oxide nanoparticles of Hydroxyl (OH), Carboxyl (COOH) and Amine (NH2), each at three levels (100, 200 and 300 mg.kg-1), ZnSO4 (40 kg.ha-1) and Control (without using iron oxide nanoparticles). At the end of the cultivation period, soil chemical properties such as pH, soil available zinc and dissolved organic carbon and concentrations and the uptake of zinc in plant were measured. The results showed that pH, available zinc and dissolved organic carbon content of soil solution were significantly affected by the treatments. The results obtained from the Visual MINTEQ Geochemical model showed that the highest amount of the free form of zinc (Zn2+) was obtained at the level of 300 mg.kg-1 of carboxyl iron oxide nanoparticles. Also, the experimental treatments significantly influenced the concentration of Zn-DOM species. The positive and significant correlation between Zn+2 and Zn- DOC species with the concentration and total Zn uptake of wheat indicated that these pools of Zn could be liable species in soil. The results of this study, therefore, showed that the application of functionalized iron oxide nanoparticles could help to improve soil conditions in order to increase the zinc availability for plants.

    Keywords: Nanoparticles, Dissolved organic carbon, Chemical fertilizer, Micronutrients
  • M. Javaheri Tehrani, S. F. Mousavi*, J. Abedi Koupai, H. Karami Pages 105-121

    In the last few decades, the use of porous concrete to cover the sidewalks and pavements as an interface to collect the urban runoff has been increased. This system is economically more efficient than other runoff-pollution reduction methods. To design a runoff control system and reduce its pollution, it is necessary to determine the hydraulic and dynamic properties of the porous concrete (with and without additives). In this research, the effects of cement type (2 and 5), water to cement ratio (0.35, 0.45 and 0.55), fine grains percent (0, 10 and 20%), the type of additive (pumice, industrial pumice, perlite and zeolite), and the added additive percent (5, 10, 15 and 20%) on the physical properties of the porous concrete (porosity, hydraulic conductivity and compressive strength), each with three replications,  were  investigated using robust design. Qualitek-4 software was also used to discuss the results. The results showed that to obtain the highest porosity in the mixing scheme of the porous concrete, no fine grains, cement type 2 and 15% industrial pumice should be used, and water to cement ratio should be 0.35. Also, the water to cement ratio of 0.55, 0% fine grains, type 2 cement and 15% industrial pumice resulted in the highest value of hydraulic conductivity in the porous concrete. Finally, the water to cement ratio of 0.55, 20% fine grains, type 2 cement and 5% zeolite led to the maximum compressive strength. In general, it was not possible to reach a logical conclusion in this research with the least costs without employing the robust design.

    Keywords: Porous concrete, Taguchi experimental design, Pollution adsorbent, Concrete mixing design
  • R. Daneshfaraz*, M. Majedi Asl, A. Bazyar Pages 123-135

    Inclined drop is one of the supercritical flow producers used in open channels to reduce slope and elevation of the ground. Given that the application of horizontal and vertical screen in the downstream of this drop as an energy dissipater can be effective in the n energy dissipation of flow, in the present study, 180 different experiments were performed to investigate the energy dissipation of flow. The results showed that the angle of the drop had no marginal impact on energy dissipation and the relative depth of downstream of inclined drop equipped with a vertical screen, but increasing the porosity of screen caused enhancement in both parameters. Also, for the inclined drop equipped with a horizontal screen, by increasing angle and decreasing the porosity of screen, the energy dissipation and relative depth of downstream were raised. Also, for inclined drop equipped with a horizontal screen, by increasing the angle and decreasing the porosity of screen, the energy dissipation and relative depth of downstream were enhanced. For a constant relative critical depth, the relative depth of downstream and the energy dissipation of the inclined drop equipped with a horizontal screen considered the function of the wetted length of screen and length of the drop. For vertical screen, it is only a function of screen porosity.

    Keywords: Energy dissipation, Wetted length of screen, Angle of inclined drop, Relative depth of downstream
  • F. Mohammadmirzaei, M. Zakerinia*, A. Hezarjaribi Pages 137-152

    Increase in population, agricultural development, and the reduction of surface water resources have resulted in an untapped harvest of ground water. On the other hand, the lack of attention to the balance between the exploitation and recharge of aquifers has led to a drop in water level in the aquifer. To understand the behavior of the ground water system and the status of resources and uses in the basin, as well as the situation of water exchange in these two parts, it is possible to connect reliable groundwater and surface water models The purpose of this study was to simulate Gorganroud aquifer flow by using using the groundwater model to understand the behavior of the aquifer system in different hydrological conditions and to provide a management solution to improve the  supply and demand conditions. First, the status of the aquifer under study was simulated by using the information available in the area by Modflow; then the groundwater model results were transferred to the Water Evaluation and Planning model (WEAP) by the LINK KITCHEN Software. Then different management scenarios including increased irrigation efficiency in agriculture,  the use of refinery effluents and  the reduction of river flow due to climate changes were considered as two combinations of the above scenarios to alleviate water demand under this scenario; so, projections for a period of 20 years water resources of the basin were studied. The results of modflow calibration showed that there was a good agreement between observation and simulated water table, such that the RMSE for Steady and Transient condition was 0/972 and 0/97, respectively. The results also showed that simultaneously applying multiple water management strategies seems to be better than any of its individual states, thereby reducing water withdrawal on various resources.

    Keywords: Gorganroud, Conjunctive use, WEAP, MODFLOW
  • Z. Maghsodi, M. Rostaminia*, M. Faramarzi, A Keshavarzi, A. Rahmani, S. R. Mousavi Pages 153-163

    Digital soil mapping plays an important role in upgrading the knowledge of soil survey in line with the advances in the spatial data of infrastructure development. The main aim of this study was to provide a digital map of the soil family classes using the random forest (RF) models and boosting regression tree (BRT) in a semi-arid region of Ilam province. Environmental covariates were extracted from a digital elevation model with 30 m spatial resolution, using the SAGAGIS7.3 software. In this study area, 46 soil profiles were dug and sampled; after physico-chemical analysis, the soils were classified based on key to soil taxonomy (2014). In the studied area, three orders were recognized: Mollisols, Inceptisols, and Entisols. Based on the results of the environmental covariate data mining with variance inflation factor (VIF), some parameters including DEM, standard height and terrain ruggedness index were the most important variables. The best spatial prediction of soil classes belonged to Fine, carbonatic, thermic, Typic Haploxerolls. Also, the results showed that RF and BRT models had an overall accuracy and of 0.80, 0.64 and Kappa index 0.70, 0.55, respectively. Therefore, the RF method could serve as a reliable and accurate method to provide a reasonable prediction with a low sampling density.

    Keywords: Spatial prediction, Soil class, Boosted Regression Tree, Random Forest
  • K. Mohammadi Babadi, A. Nikbakht Shahbazi*, H. Fathian Pages 165-180

    The purpose of this study was to investigate the relationship between time and spatial features of meteorological, hydrological and agricultural droughts in Karoon 1 Dam basin. Meteorological and statistical data were accordingly selected to evaluate the drought situation between 1993 and 2016. The results showed that hydrological droughts occurred in the meteorological drought and had a very high correlation with this yearchr('39')s meteorological drought. The most severe droughts occurred between 2006 and 2011. Studies also showed that every three years, the basin was accompanied by a meteorological drought and then a hydrological drought. The results also showed that the highest correlation was observed with the 12-month meteorological index, with a delay of 3 months, and the 6-month meteorological and hydrological index with a delay of 3 months and a three-month hydrological drought index with a delay of two months. Therefore, it could be concluded that hydrological droughts showed a delay of almost two to three months in the entire catchment area; since this period was 4 months or more, the correlation between these two indicators was eliminated and decreased. Also, due to drought zones, during the period from 1993 to 2009, most of the droughts were caused by rainfall reduction in the southwest of the province, and this was associated with a reduction in runoff in its hydrometric stations. Of course, in 2009-2012, the runoff status had been temporarily improved, and from 2012 to 2017, the drought situation had again returned spatially to the previous routine.

    Keywords: Karun 1 Dam, Agriculture Drought, Hydrological Drought, Meteorological Drought
  • Sh. Zand-Parsa*, F. Ghasemi Saadat Abadi, M. Mahbod, A. R. Sepaskhah Pages 181-195

    Due to the limited water resources and growing population, food security and environmental protection have become a global problem. Increasing water productivity of agricultural products is one of the main solutions to cope with the difficulties. By optimizing applied water and nitrogen fertilizer, the pollution of groundwater could be deceased and the water productivity could be increased. The aim of this research was to determine the relationships between water productivity (IRWP) and water use efficiency (WUE) and different amounts of applied water (irrigation + rain fed) and nitrogen (applied and residual). This study was conducted on wheat (Triticum aestivum L., cv. Shiraz) in Shiraz University School of Agriculture, based on a split-plot design with three replications, in 2009-2010 and 2010-2011 periods. Irrigation treatments varied from zero to 120% of full irrigation depth, and nitrogen fertilizer treatments varied from zero to 138 kg ha-1 under basin irrigation system. The experimental data of the first and second years were used for the calibration and validation of the proposed relationships, respectively. The calibrated equations using the dimensionless ratios of irrigation depth plus rainfall, actual evapotranspiration and nitrogen fertilizer plus soil residual nitrogen to their amounts in full irrigation and maximum fertilizer amounts were appropriate for the estimation of water productivity and water use efficiency. The values of the determination coefficient (R2) for water productivity and water use efficiency (0.88 and 0.93, respectively), and the values of their normalized root mean square error (NRMSE) (0.2 and 0.13, respectively) showed a good accuracy for the estimation of IRWP and WUE.

    Keywords: Optimal applied water Evapotranspiration, Nitrogen fertilizer, Calibration
  • R. Rezaeinejad, H. Khademi*, Sh. Ayoubi, H. Jahanbazy Goujani Pages 197-208

    In arid and semi-arid ecosystems, isolated trees significantly influence the soil properties and can have a great impact on the soil fertility as well as the conservation and improvement of soil quality. This investigation was conducted to examine the influence of wild almond (Amygdalus arabica Olive.) trees having different ages on the physical and chemical soil properties. Soil samples were taken from the depths of 0-20, 40-60, 80-100 and 120-140 cm at two distances from the tree crown including the basal area (referred to as the rhizosphere) and the canopy edge in 3 replications for the 30, 50, and 130 year-old stands and also, in a control site, all in the Anjarak area, southeast of Baft city, Kerman Province. Soil properties including pH, EC, organic matter, calcium carbonate equivalent, available and non-exchangeable potassium and soil texture were measured in all samples. The results indicated that the measured soil properties in different depths in the study area had been influenced by the age and the canopy size of the wild almond trees. The highest and the lowest amount of pH were found in the control soil and the soils covered by 130 year-old trees, respectively. Besides, the electrical conductivity of the soil under the tree crown was more than that of the soil in the canopy edge. The accumulation of C, N, and other nutrients under the tree canopies resulted in the creation of fertility islands surrounding the trees. Furthermore, the soil physical and chemical properties were greatly improved with the increase in the tree age of Amygdalus arabica Olive. As the conclusion, wild almond trees could have very positive effects on soil properties. Therefore, it is essential to protect the trees. Otherwise, the risk of soil quality reduction would be increased and soils might become more susceptible to soil erosion.

    Keywords: Rhizosphere, Fertility island, Soil properties, Tree age, Amygdalus arabica Olive
  • S. Rezapour*, P. Najafi, B. Atashpaz Pages 209-220

    In the present study, six soil profiles belonging to five soil types were dug, described and sampled. Soil samples were analyzed for the determination of different physicochemical properties and total and DTPA-extractable iron (Fe), zinc (Zn), copper (Cu), manganese (Mn), lead (Pb), and cadmium (Cd). Considering the variability of pH and calcium carbonate equivalent, the examined soils were alkaline and calcareous. A considerable change in the values of the DTPA fraction of Fe (1.4-25.8 mg/kg), Zn (0.01-3.3 mg/kg), Cu (0.32- 6.2 mg/kg), Mn (1-11.8 mg/kg), Cd (0.05- 0.12 mg/kg) and Pb (0.22- 2.56 mg/kg) as well as in the total fraction of Fe (10.6-20.6 g/kg), Zn (35- 67.5 mg/kg), Cu (9 to 26.40 mg/kg), Mn (262- 588.8 mg/kg), Cd (0.5- 1.75 mg/kg) and Pb (17- 31.3 mg/kg) was observed in  different soils. The content and pattern of both DTPA and total fraction of the metal were varied among the soil types, which could be related to several processes such as the diversity of weathering rate, geomorphologic condition, soil formation process, different physicochemical properties of soils, and the inputs of different agrochemical compounds. The concentration of both DTPA and total fraction of the metal were in the acceptable maximum level in the majority of the soil samples.

    Keywords: Soil type, Micronutrient, Soil profile, Urmia region
  • N. Abbasi*, A. Heydari Pakroo, R. Bahramloo Pages 221-234

    The use of additives to modify the physical, chemical and mechanical properties of soil and soil stabilization is one of the most common methods that have a history. By adding one or more additives to the soil and carrying out the required measures, the engineering properties of soils could be improved due to chemical reactions. Selecting the type and amount of additive depends on several factors such as: soil type, stabilization purpose, additives inherent characteristics, etc.; these are determined based on the technical and economic aspects of the projects. In this study, the effects of the simultaneous use of three types of additives including lime, stone powder and polypropylene fibers on the unconfined compressive strength of a clayey soil were investigated.  To do this, four different levels of lime (0, 2, 3 and 5 percent by weight of soil) and four different levels of stone powder waste (0, 2, 5 and 10 percent by weight of soil) and Polypropylene fibers with different percentages in five levels of 0, 0.25, 0.5 and 1 percent by weight of soil were added into a high plastic clay soil classified as CH. Then, some physical and mechanical characteristics of different mixtures including plasticity, compaction and unconfined compressive strength were determined. The results showed that the samples were stabilized with lime and stone powder waste and reinforcement them with polypropylene fibers modified Atterberg Limits, optimum moisture and maximum dry density of the mixtures. Also, it was found that a combination of waste stone powder, lime and polypropylene fibers containing 5, 5 and 1 percent by weight of soil increased the unconfined compressive strength 8-fold, as compared to the natural soil. The curing time also had a significant impact on the compressive strength of the treated samples in which the 28-day compressive strength of was found to be about 2 times of the 7-day samples.

    Keywords: Unconfined Compressive Strength, soil improvement, irrigation canal lining, Harvard compaction test
  • M. Tavangar, H. R. Eshghizadeh*, M. Gheysari Pages 235-249

    The present study aimed to evaluate the growth and water use efficiencies of eight late-maturing corn hybrids in comparison to the common use of KSC704 and Maxima-FAO530 under different water-nitrogen management systems. Two irrigation regimes (based on 50% soil-water depletion as the normal irrigation and, on average. 16% less than normal as the deficit irrigation) and two nitrogen (N) application managements (3 and 16 split-application of 150 kg N from Urea, 45% N) were induced using the split-split plot experiment based on a completely randomized block design with four replications at Research Field of Isfahan University of Technology on 2017. The results showed that yield, forage and leaf area index were significantly (P<0.01) affected by the interaction of three studied factors (Irrigation × Nitrogen × Corn hybrid). For different corn hybrids, more water use efficiencies were achieved by deficit-irrigation regime and 16- split-applyication of N; in this regard, the SC719 hybrid had the highest value of 3.45 kg m-3. Generally, the performances of the studied late maturing corn hybrids were higher than those of the control hybrids of SC704 and SC530 at this planting date, which could be improved by using the deficit-irrigation regime and more split-application of the N fertilizer.

    Keywords: Deficit irrigation, Maize, Stress Tolerance Index, Yield productivity
  • Sh. Nasiri*, N. Farrahi, A. N. Ziaei Pages 265-266

    One of the most important and complex processes in the watersheds is the identification and prediction of surface water changes. The main processes associated with surface water include precipitation, percolation, evapotranspiration and runoff. In this research, the semi-distributed model, SWAT, was used to simulate ground water and surface water in Semnan catchment in a monthly scale. A sensitivity analysis was perfomed to evaluate and demonstrate the influence of the model parameters on the four major components of water budget including surface runoff, lateral flow, groundwater and evapotranspiration. River discharge data from 2004 to 2014 were used for the calibration and those of 2014 to 2016 were applied for the validation. The results of sensitivity analysis showed that the most sensitive parameters were: SoL_K(Saturated hydraulic conductivity), CH_K2 (Effective hydraulic conductivity in main channel), RCHRG_DP(Deep aquifer percolation fraction and CN2 (Moisture condition II curve number). The simulation accuracy using Nash-Sutcliffe and coefficient of determination for Shahrmirzad, Darjazin, and Haji Abad hydrometric stations was about 0.60 to 0.80 and 0.80 to 0.90 for the calibration and validation period, respectively, showing a good performance in the simulation of river flow. According to the water balance results, about 87.6% of the total inflow into the watershed was actual evapotranspiration, 3% was surface run off, 3% was percolation, and the rest was related to the soil moisture storage.

    Keywords: Runoff, Percolation, Sufi2 algorithm, Groundwater, Water balance
  • F. Khayamim*, H. Khademi, S. Ayoubi Pages 267-285

    Understanding the abundance of clay minerals in soil and also, their spatial variability can provide more comprehensive information about soil properties, behavior and functions. The objectives of this research were: (i) to map the spatial distribution of  the dominant clay minerals in the soils of Isfahan Province and its relationship with climate and parent materials, and (ii) to determine the quantity of  the dominant clay minerals in different climatic classes of Isfahan Province. The amount of palygorskite, illite, expanded minerals and chlorite were semi-quantitatively determined for 100 soil samples collected from Isfahan Province. Maps of the dominant clay minerals were prepared by the Inverse Distance Weighting method. The results showed that palygorskite mostly occurred in the soils of dry areas with higher temperature throughout the province. This mineral was not present in the more humid areas of the province. Besides, palygoskite was found to be dominant in the soils derived from the Qom Formation, as well as Lower and Upper Red Formations belonging to Miocene and Pliocene. It seems, therefore, that the parent material plays a major role in entering palygoskite to the soil system, while the dry climate mostly guarantees the stability of this clay minerals and, to some extent, its limited neoformation in such soils. Both illite and chlorite occur in all soils throughout the province, regardless of their climate, following no particular trend. This may indicate that parent materials play a major role in the occurrence of these minerals. Both climate and parent material appear to have affected the distribution of expandable clays in the soils. In more humid areas of the province (west and southwest), climate plays a larger role in the distribution of this mineral. In other areas of the study region, especially in the eastern parts of the province with a much drier climate, the role of the parent material on the dominant soil clay minerals is more pronounced.

    Keywords: Palygorskite, Isfahan Province soils, Clay minerals, Chlorite
  • K. Vafaei, O. Bazrafshan*, H. Ramezanietedali Pages 287-302

    Estimating the ecological water footprint and the virtual water trade in different agricultural crops in arid and semi-arid regions can help better manage the limited water resources.This research calculated temporal and spatial ecological water footprint of rain-fed and irrigated almond production in national and provincial scale using during 2008 to 2014. The results show that annual average water footprint in rainfed almond is 9.2 m3/kg, which the share of green and grey water is 72% and 28%, respectively which Ilam and Kohgiloyeh & Boyerahmad have a largest share in green water footprint with 91% and 90%, respectively. In adition to, in irrigated almond, the annual average water footprint is 11.4 m3/kg, which the share of green, blue and grey water is 0.19%, 71% and 10%, respectively. Sistan & Balouchestan, Khuzestana and Hormozgan have the highest share in blue water footprint. The total volume of water footprint of rain-fed and irrigated almond production is 1923 and 8242 MCM, respectively. Also, results show that about 92 percent of the total volume virtual water (equivalent to 9343 MCM per year) in almond production, has been exported to other countries through the virtual water trade.

    Keywords: Water footprint, Rain-fed, Irrigated Almond, Provincial Level, National Level