فهرست مطالب

علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی) - سال بیست و چهارم شماره 4 (پیاپی 94، زمستان 1399)

نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)
سال بیست و چهارم شماره 4 (پیاپی 94، زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/01/17
  • تعداد عناوین: 20
|
  • حسن فتحی زاد*، محسن توکلی، محمدعلی حکیم زاده اردکانی، روح الله تقی زاده مهرجردی، حمید سودایی زاده صفحات 1-19

    هدف از این تحقیق بررسی روند تغییرات سالانه فراسنج های هواشناسی ایستگاه یزد شامل حداقل و حداکثر میانگین دمای روزانه و میانگین روزانه بارش (2005-1961) و همچنین میانگین سالانه پیش بینی شده این فراسنج ها در سه دوره سی ساله آینده 2040، 2070 و 2100 توسط مدل SDSM تحت سناریوهای RCP2.6، RCP4.5،RCP8.5، A2 و B2 است. در این پژوهش، با استفاده از ضریب تعیین و شاخص های MAE، R2، RMSE اقدام به ارزیابی داده های تولید شده توسط مدل SDSM در مقایسه با داده های مشاهده شده موجود در دوره پایه شده است. کمترین مقدار R2 در واسنجی و اعتبارسنجی بین میانگین مقادیر مشاهده ای و شبیه سازی شده SRES، مربوط به بارش (0/86 و 0/80 درصد) به دست آمد. در مرحله بعد از داده های اقلیمی بزرگ‎مقیاس HadCM3 تحت سناریوهای RCP2.6  مختلف برای پیش بینی دوره های آتی (2100-2010) مورد استفاده قرار گرفت. بیشترین کاهش بارش نسبت به دوره پایه مربوط به سناریوی RCP2.6 (0/35-  میلی متر در روز در فوریه)، بیشترین افزایش دمای حداکثر نسبت به دوره پایه، در دوره 2100 مربوط به سناریوی RCP8.5 (9/71 درجه سانتی گراد در ماه اوت) و بیشترین افزایش دمای حداقل نسبت به دوره پایه، در دوره 2100 مربوط به سناریوی RCP8.5 (10/54 درجه سانتی گراد در ماه اوت) است. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش دما در تمام ماه ها و فصول سال و کاهش بارندگی در اکثر آنها است که این مسئله موید این مطلب است که در منطقه مورد مطالعه، اقلیم در حال تغییر است.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، HadCM3، SDSM، یزد، ایران
  • زهرا نوری، محمدامیر دلاور، یاسر صفری* صفحات 21-36

    در پژوهش حاضر، امکان اصلاح برخی ویژگی های شیمیایی یک خاک شور و سدیمی طی افزودن سطح پنج درصد وزنی بقایای یونجه و دو نوع بیوچار تولید شده از باگاس نیشکر و پوست گردو به صورت مستقل و همزمان با گچ، سولفات آلومینیم و مخلوط این دو بررسی شد. این پژوهش در سه تکرار در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی به صورت گلدانی انجام شد. نمونه های خاک پس از اعمال تیمارها به مدت چهار ماه در رطوبت ظرفیت مزرعه خوابانیده و برخی از مهم ترین ویژگی های شیمیایی خاک اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که بقایای یونجه بیشترین کارایی را در کاهش پ هاش خاک داشته و کاربرد مخلوط این نوع بقایا با گچ مقدار پ هاش خاک را از 13/9 در تیمار شاهد به 24/7 کاهش داد. تیمارهای گچ، سولفات آلومینیم و مخلوط این دو با افزایش غلظت یون هایی از جمله کلسیم و سولفات موجب افزایش غلظت الکترولیت خاک و درنتیجه افزایش قابلیت هدایت الکتریکی تا حدود سه برابر بیشتر از تیمار شاهد شدند. تیمارهای مورد استفاده با جایگزینی برخی یون ها به جای سدیم تبادلی موجب افزایش غلظت سدیم محلول و درنتیجه بالا رفتن نسبت جذب سدیم خاک شدند. بیشترین افزایش نسبت جذب سدیم را کاربرد همزمان بیوچار پوست گردو و گچ رقم زده و این ویژگی را از 6/22 در تیمار شاهد تا 3/54 افزایش داد. آزادسازی پتاسیم از تیمارهای آلی و بهبود شرایط عمومی خاک در پی افزودن تیمارهای شیمیایی موجب افزایش پتاسیم تبادلی خاک شد؛ درحالی که افزایش فسفر قابل دسترس خاک کمتر تحت تاثیر کاربرد تیمارهای شیمیایی قرار گرفت. در مجموع، به نظر می رسد که اثرات اصلاحی تیمارهای آلی و معدنی مورد استفاده تکمیل کننده یکدیگر هستند و از این رو، کاربرد همزمان آنها نه تنها ویژگی های نامطلوب شیمیایی خاک های شور و سدیمی را بهبود می دهد، بلکه افزایش کیفیت حاصلخیزی این خاک ها را نیز رقم می زند.

    کلیدواژگان: اصلاح خاک، باگاس نیشکر، پوست گردو، زغال زیستی، گرماکافت
  • زهرا قربانپور، عزیر عابسی*، فاظمه کاردل صفحات 37-55

    مواد حفاری شده از تونل آزادراه تهران- شمال که طبق برآورد مهندسان پروژه بالغ بر 5/2 میلیون متر مکعب است، متاسفانه از ابتدا در فضای باز در کنار رودخانه و بدون درنظر گرفتن ضوابط زیست محیطی دپو شده است. طی سال های اخیر عواملی همچون هوازدگی و شسته شدن مواد حفاری شده توسط بارش و تخلیه زه آب تونل به محیط، باعث آلودگی و کاهش کیفیت آب رودخانه چالوس شده است. در تحقیق حاضر ریسک اکولوژیک ورود آلاینده های معدنی از مواد حفاری شده به این رودخانه مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق از مواد حفاری شده و رسوبات 5 نقطه رودخانه و حاشیه آن در طول یک سال نمونه برداری شده است. از میان آلاینده های موجود نیکل، کادمیوم و مس مورد بررسی قرار گرفته است. قرایت نمونه ها نشان می دهد که تقریبا 15 درصد از نمونه ها دارای آلودگی زیاد، 60 درصد فاقد آلودگی و 25 درصد از نمونه ها دارای آلودگی متوسط هستند. همچنین تمامی نمونه ها دارای ریسک اکولوژیکی با خطر کم تا متوسط برآورد شده اند.

    کلیدواژگان: تونل، آزادراه تهران- شمال، فلزات سنگین، رسیک محیط زیستی
  • سید سعید اخروی، سعید گوهری* صفحات 57-73

    با افزایش پهنای پل ها، برای تحمل بار سازه پل عموما از گروه پایه به جای تک پایه استفاده می شود و به صورت مخصوص گروه پایه متشکل از یک ستون پایه ها برای نگهداری عرشه پل کاربرد فراوانی دارند. در این مطالعه، آبشستگی موضعی در گروه پایه های تک ستونی متشکل از چهار ردیف پایه با فاصله متفاوت بین پایه ها در شرایط آب زلال و برای دو دبی جریان 20 و 35 لیتر بر ثانیه (اثر افزایش عمق جریان در شدت جریان مشابه) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش عمق جریان نه تنها عمق آبشستگی افزایش می یابد بلکه وسعت عرضی گودال آبشستگی نیز افزایش چشمگیری داشته است. علاوه بر این، بررسی اثرات عمق نسبی جریان بر میزان آبشستگی نمایانگر ضرورت اصلاح معیار جریان عمیق گزارش شده در منابع است. نتایج آزمایش های گروه های پایه نشان دهنده تاثیر قابل توجه فاصله بین پایه ها بر آبشستگی موضعی است. افزایش فاصله بین پایه ها به کاهش اثرات متقابل گردابه های نعل اسبی و برخاستگی می انجامد و این امر سبب کاهش عمق آبشستگی و رویت گودال های آبشستگی در اطراف هر پایه به صورت تقریبا مجزا می شود. در پایان، نتایج با مدل های جامع متداول مقایسه شد. یافته های این پژوهش در انتخاب و جانمایی مناسب روش های کنترل آبشستگی کاربرد دارد.

    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، گروه پایه، عمق آبشستگی، زمان، فاصله بین پایه ها
  • نادر سلامتی*، امیرخسرو دانایی صفحات 75-91

    به منظور مطالعه و ارزیابی شاخص های تنش خشکی در روش آبیاری سطحی  به روش جویچه ای بر عملکرد، اجزای عملکرد دانه ذرت و کارایی مصرف آب آزمایشی طی دو سال (94 -1393) در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بهبهان اجرا شد. آزمایش به صورت کرت های یک بار خرد شده در قالب بلوک های کامل تصادفی با 4 تکرار اجرا شد. آبیاری در 2 سطح (آبیاری پس از 100 و 200 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A) به عنوان فاکتور اصلی و رقم در 6 سطح به عنوان فاکتور فرعی مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقایسه میانگین کارایی مصرف آب در اثرات متقابل آبیاری و رقم نشان داد تیمار 100 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A و ارقام  V4 (PH1)،  V5 (PH3) و V2 (S.C Mobin) به ترتیب با عملکردهای 1/353، 1/299 و 1/296 کیلوگرم دانه ذرت به ازای مصرف یک مترمکعب آب، به صورت مشترک در رتبه اول و جایگاه برتر قرار گرفتند. میانگین آب مصرفی در سال 1393 در تیمارهای 100 و 200 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A به ترتیب 521/2 و 4/462 میلی متر بود. نتایج ضریب همبستگی پیرسون نشان داد با افزایش اجزای عملکرد از جمله: تعداد دانه در ردیف و تعداد ردیف دانه، وزن هزار دانه افزایش یافت و به دلیل ضریب همبستگی بسیار معنی دار وزن هزار دانه با عملکرد دانه (0/8776 r =) به تبع آن عملکرد دانه نیز افزایش یافت. بیشترین مقادیر شاخص های SSI، STI، MP، TOL، GMP HM و YI در رقم V4 (PH1) محاسبه شد. بیشتر بودن مقادیر شاخص های فوق در رقم V4 (PH1) نسبت به دیگر ارقام موجب شد تا این تیمار، برتر معرفی شود. روند کاهشی عملکرد ذرت که با اعمال تنش کم آبی اتفاق افتاد، قطعا موجب افزایش مقادیر شاخص های SSI، STI، MP، TOL، GMP، HM و YI شد و برعکس کاهش عملکرد ذرت موجب تغییرات صعودی در شاخص YSI شد.

    کلیدواژگان: وزن هزار دانه، کارایی مصرف آب، رقم، تبخیر و تعرق
  • اسماعیل مرادی، داود نامدار خجسته* صفحات 93-110

    فرسایش بادی یکی از مشکلات زیست محیطی در کشور به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک کشور است. طی سالیان اخیر روش ها و مدل های مختلفی برای برآورد و پهنه بندی میزان فرسایش بادی ارایه شده است. یکی از مدل های معتبر تخمین میزان فرسایش بادی روش USEPA است. هدف از این مطالعه ارزیابی کمی میزان فرسایش بادی با مدل ذکر شده و مقایسه روش های مختلف درون یابی برای تهیه نقشه فرسایش خاک با دقت بالا است. برای این هدف از منطقه مورد مطالعه 50 نمونه از عمق 30-0 برداشت شد. پس از آنالیزهای خصوصیات فیزیکی خاک از جمله توزیع اندازه ذرات اولیه و ثانویه، پارامترهای اقلیمی از جمله میزان تبخیر و تعرق، میزان بارندگی، سرعت باد و همچنین با توجه به ویژگی های پوشش گیاهی و توپوگرافی منطقه، میزان فرسایش Q، Q30  و Q50 برآورد شد. برای تهیه نقشه فرسایش روش های درون یابی از جمله کریجینگ معمولی و عام، IDW، LPI و RBF با هم مقایسه شدند. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار فرسایش شاخص Q50 با میزان 39 تن در هکتار در سال است. کمترین و بیشترین میزان فرسایش ذرات در شاخص Q30 به ترتیب 0/060 و 2/694 تن در هکتار در سال برای شاخص Q به ترتیب 0/009 و 0/055 تن در هکتار در سال است. نتایج همچنین نشان داد که روش IDW برای پارامتر Q50 با مقادیر کمترین میزان خطا (RMSE) 3/94 و میانگین خطای مطلق (MAE) با مقدار 1/89 بهترین عملکرد را بین مدل های مورد بررسی داشت. در رابطه با شاخص Q مدل LPI با کمترین میزان خطا (0/0086) و کمترین خطای مطلق (0/0021) بهترین عملکرد را داشت.

    کلیدواژگان: پراکنش مکانی، کریجینگ، درون یابی، فرسایش بادی
  • رسول دانشفراز*، مریم ستاریان کرج آباد، بابک علی نژاد، مهدی ماجدی اصل صفحات 111-125

    آبشستگی اطراف پایه های پل از عوامل اصلی خرابی پل بوده و برداشت مصالح رودخانه ای، ممکن است سبب تشدید این پدیده شود. تحقیق حاضر به بررسی جامع آبشستگی اطراف گروه پایه های پل در حضور گودال برداشت مصالح در دبی های مختلف پرداخته است. زبر کردن سطح پایه پل توسط شن در مقایسه گروه پایه های ساده نشان داد که اعمال زبری سبب کاهش عمق آبشستگی، کاهش نرخ تغییرات عمق آبشستگی و افزایش زمان تعادل می شود. نتایج نشان داد که کاهش عمق آبشستگی در گروه پایه های پایین دست بیشتر از بالادست بود. همچنین در دبی پایین، وجود گودال برداشت مصالح تاثیر بیشتری بر میزان تفاوت وسعت آبشستگی در اطراف گروه پایه های بالادست با پایین دست گذاشته و با افزایش دبی این تفاوت کمرنگ تر شد. نتایج آزمایش های مدل زبر نشان داد که با افزایش دبی، آبشستگی موضعی بیشتر شده و پروفیل بستر در تراز پایین تری قرار می گیرد. در حالت کلی آبشستگی گروه پایه های پایین دست گودال بیشتر از بالادست گودال بوده و نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر مناسب بودن اعمال زبری شن برای کاهش آبشستگی است.

    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، گروه پایه های پل زبر، برداشت مصالح رودخانه ای، دبی جریان، پروفیل بستر
  • فاطمه افضلی نژاد، سمیه قاسمی*، ابراهیم سیفتی، شیما شهبازی منشادی صفحات 127-139

    امروزه استفاده از پسماندهای آلی به عنوان کود برای بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک خاک رایج شده است. در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر لجن فاضلاب بر رشد و غلظت کلروفیل، نیتروژن، فسفر و پتاسیم در گیاه کینوا، آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی و به صورت فاکتوریل با سه تکرار در یک خاک آهکی و با هدایت الکتریکی 13/1 دسی زیمنس بر متر، انجام شد. تیمارها شامل سه ژنوتیپ کینوا ((Red carina ,Titicaca ,Q29 و سه سطح لجن فاضلاب (صفر، 20، 40 تن در هکتار) بودند. نتایج نشان داد، تاثیر نوع ژنوتیپ کینوا، سطوح مختلف لجن فاضلاب و اثر متقابل تیمارها بر وزن خشک ریشه، غلظت فسفر شاخساره و غلظت کلروفیل معنی دار بود. همچنین، لجن فاضلاب تاثیر معنی داری بر طول شاخساره، وزن خشک شاخساره و غلظت نیتروژن شاخساره داشت. با افزایش سطح لجن فاضلاب، به طور میانگین طول ریشه 44/7 درصد، طول شاخساره 48/8 درصد، وزن خشک شاخساره 42/0 درصد و غلظت نیتروژن شاخساره 46/6 درصد افزایش یافت. همچنین، کاربرد 40 تن بر هکتار لجن فاضلاب، باعث افزایش معنی دار غلظت کلروفیل و غلظت فسفر شاخساره ژنوتیپ های Titicaca و Q29 شد. بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه، کاربرد لجن فاضلاب می تواند از طریق بهبود تغذیه کینوا، باعث افزایش رشد این گیاه شود.

    کلیدواژگان: لجن فاضلاب، Red carina، Titicaca، Q29، عناصر پرمصرف
  • مهدی مکاری* صفحات 141-158

    استفاده بهینه از منابع آبی با توجه به شرایط اقلیمی کشور و خشکسالی های اخیر امری ضروری به نظر می رسد. یکی از راه کارهای مدیریتی مناسب، افزایش بهره وری آب در کشاورزی است. روش آبیاری و استفاده از سطوح مختلف کود نیتروژن از جمله عوامل تاثیرگذار در افزایش بهره وری آب هستند. لذا این پژوهش به منظور بررسی اثر روش آبیاری و کود نیتروژن بر شاخص برداشت و بهره وری آب دو رقم گندم، با 36 تیمار در قالب طرح آماری کاملا تصادفی و به صورت کرت های دو بار خرد شده با سه تکرار در سال زراعی 98-97 در مزرعه پژوهشی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی شهرستان کاشمر اجرا شد. تیمارها شامل دو روش آبیاری سطحی نواری با انتهای بسته و قطره ای به عنوان کرت های اصلی، سه سطح کود نیتروژن (از منبع اوره) شامل صفر، 50 و 100 کیلوگرم در هکتار به عنوان کرت های فرعی و دو رقم گندم پیشگام و سیروان به عنوان کرت های فرعی فرعی بودند. نتایج نشان داد که با تغییر روش آبیاری از نواری به قطره ای عملکرد دانه، شاخص برداشت و بهره وری آب به طور معنی داری افزایش یافت. نتایج همچنین نشان داد که عملکرد دانه و اجزای آن، شاخص برداشت و بهره وری آب در سطوح کودی 50 و 100 کیلوگرم در هکتار با هم تفاوت معنی داری نداشتند. از طرفی عملکرد دانه و اجزای آن، شاخص برداشت و بهره وری آب در رقم سیروان در مقایسه با رقم پیشگام به طور معنی داری بیشتر بودند (0/01 < P). با توجه به نتایج به دست آمده در این پژوهش می توان روش آبیاری قطره ای، سطح کودی 50 کیلوگرم در هکتار و رقم سیروان را برای منطقه خشک کاشمر پیشنهاد کرد.

    کلیدواژگان: عملکرد دانه، بهره وری آب، شاخص برداشت
  • علیرضا دنیایی، امیرپویا صراف*، حسن احمدی صفحات 159-175

    بهینه سازی استفاده از منابع آب به ویژه در بخش کشاورزی که بیشترین سهم را در استحصال منابع آب دارد از اهمیت زیادی برخوردار است. لذا در این پژوهش ضمن معرفی الگوریتم بهینه سازی گرگ خاکستری، جستجوی کلاغ و نهنگ، عملکرد آنها در بهره برداری بهینه از سیستم تک مخزنه سد گلستان با هدف تامین نیاز آبی اراضی پایین دست، بر اساس شاخص های اطمینان پذیری، برگشت پذیری و آسیب پذیری مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا تابع هدف به صورت کمینه سازی کل کمبود طی دوره بهره برداری تعریف و محدودیت های معادله پیوستگی، حجم سرریز، حجم ذخیره و حجم رهاسازی از مخزن بر تابع هدف مسئله اعمال شد. سپس نتایج با پاسخ بهینه مطلق بر اساس روش برنامه ریزی غیرخطی حاصل از نرم افزار GAMS مقایسه شد و درنهایت بر اساس توسعه مدل تصمیم گیری چندمعیاره رتبه بندی الگوریتم ها از لحاظ عملکرد صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که الگوریتم گرگ خاکستری در بهینه سازی تابع هدف بهتر از سایر الگوریتم ها عمل می کند به گونه ای که میانگین پاسخ ها در الگوریتم های گرگ خاکستری، جستجوی کلاغ و نهنگ به ترتیب 92، 84 و 67 درصد پاسخ بهینه مطلق است به علاوه، الگوریتم گرگ خاکستری در کلیه شاخص ها از عملکرد مناسب تری نسبت به الگوریتم های جستجوی کلاغ و نهنگ برخوردار است. همچنین ضریب تغییرات پاسخ های به دست آمده توسط الگوریتم گرگ خاکستری نسبت به الگوریتم های جستجوی کلاغ و نهنگ به ترتیب به میزان 2 و 1/43 برابر کوچک تر است. درنهایت نتایج حاصل از مدل تصمیم گیری چندمعیاره مشخص کرد که الگوریتم گرگ خاکستری دارای رتبه نخست نسبت به دو الگوریتم دیگر مورد بررسی در حل مسئله بهره برداری بهینه از مخزن سد گلستان است.

    کلیدواژگان: بهره برداری بهینه از مخزن سد گلستان، بهینه مطلق، تصمیم گیری چندمعیاره، مدیریت منابع آب
  • فرشید کبودوند، سید سجاد مهدی زاده محلی* صفحات 177-196

    دشت خانمیرزا در استان چهارمحال‏ و بختیاری یکی از دشت ‏های حاصلخیز کشور است که در آن کشاورزی رونق بسیاری دارد. اما کمبود بارش طی سالیان اخیر و برداشت بی‏رویه از چاه ‏های موجود در منطقه، باعث کاهش سطح آب در چاه ‏های برداشتی و حتی پدیده فرونشست زمین شده است. ازسوی دیگر استفاده زیاد از کودهای شیمیایی به‏ خصوص کودهای نیتراته و کاهش حجم آب در آبخوان ‏ها، باعث افزایش میزان املاح و مواد شیمیایی در آب زیرزمینی آن دشت شده است. بنابراین اهمیت ایجاد حوضچه ‏های تغذیه مصنوعی به عنوان یکی از راهکارهای احیای آبخوان در این دشت بیش از پیش آشکار می شود. در این مطالعه، برای شناسایی مکان ‏های مناسب ساخت حوضچه تغذیه، 12 عامل تاثیرگذار در انتخاب محل احداث حوضچه های تغذیه مصنوعی شناسایی و وزن آنها نسبت به یکدیگر با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) مشخص شده است. در ادامه با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، تمامی لایه ‏های تولید شده روی هم قرار داده شده و مکان ‏های مناسب و اولویت‏دار شناسایی شده‏اند. ویژگی مکان‏ های بهینه شناسایی شده در این پژوهش در راستای استفاده از پساب کشاورزی است. مطابق با یافته‏ های این تحقیق از میان تمامی عوامل، افت تراز آب زیرزمینی بیشترین وزن (40 درصد) و شیب زمین با توجه به وجود شاخص نزدیکی به آبراهه های موجود به عنوان یک معیار مستقل کمترین وزن را به خود اختصاص داده و مکان هایی با وسعت حدود 18 کیلومتر مربع واقع در نواحی شمالی و شمال غربی دشت خانمیرزا در اولویت احداث حوضچه تغذیه قرار خواهند داشت.

    کلیدواژگان: تراز آب زیرزمینی، روش AHP، مکانیابی، تکنیک GIS
  • مهدی فولادی پناه*، مهدی ماجدی اصل صفحات 197-210

    پیش بینی عمق آبشستگی موضعی به عنوان پدیده ای پویا و غیرخطی با استفاده از روش هایی با توانایی پیش بینی مناسب همواره مورد توجه پژوهشگران بوده اند. از عوامل موثر در اندازه حفره آبشستگی، شکل هندسی پایه های پل است. در این پژوهش با استفاده از الگوریتم پشتیبان بردار ماشین و بر مبنای 395 داده صحرایی سازمان زمین شناسی آمریکا و فروهلیچ (1988) در قالب دو سناریو، مقدار عمق آبشستگی سه پایه پل استوانه ای، نوک تیز و مستطیلی بر اساس ترکیب های مختلف پارامترهای بی بعد: زاویه حمله آب (α)، عدد فرود (Fr)، نسبت طول به عرض پایه (b / L) (و نسبت قطر متوسط ذرات رسوبی به عرض پایه (b / 50 D) پیش بینی شدند. نتایج پژوهش ضمن تایید عملکرد قابل قبول الگوریتم SVM برای همه پایه ها در هر دو سناریو نشان داد در سناریوی اول و دوم بهینه ترین عملکرد مربوط به پایه مستطیلی به ترتیب با ضریب همبستگی 0/8702 و 0/8838 و مقدار بیشینه Ds(DDR) با مقادیر 0/854 و 1/229 در فرایند تست الگوریتم بودند. همچنین تاثیر مثبت افزایش تعداد داده ها روی عملکرد الگوریتم SVM با افزایش شاخص های ارزیابی تایید شد. مقایسه نتایج نشان داد الگوریتم SVM مقادیر آبشستگی را بیشتر از مقدار مشاهداتی با خطای مطلق بین 11 تا 35 درصد برآورد کرده است.

    کلیدواژگان: ارزیابی عملکرد، آبشستگی، بهینه سازی، روش داده- مبنا، هوش مصنوعی
  • قاسم رحیمی*، فیروزه نوروزی گلدره صفحات 211-222

    کرم های خاکی موجودات زنده مفید خاک هستند که به طور معمول در مطالعات زیست محیطی و سمیت شناسی زیستی استفاده می شوند. از این رو مطالعه حاضر با هدف نقش کرم های خاکی ایزینیا فتیدا در فراهمی زیستی فلزات روی و مس خاک های آلوده انجام شد. بدین منظور این تحقیق روی یک خاک آلوده که از معدن آهنگران در 26 کیلومتری شهرستان ملایر و زمین های اطراف آن نمونه برداری شده بود، انجام شد. در این مطالعه 12 عدد کرم خاکی با میانگین وزن 0/3 تا 0/6 گرم برای هر نمونه خاک انتخاب شدند. کرم ها به مدت 42 روز در معرض خاک آلوده به فلز قرار گرفتند. بعد از زمان مورد آزمایش غلظت فلز روی (Zn) و مس (Cu) در بخش های مختلف خاک اندازه گیری شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که کود گاوی، پوره هویج و ورمی کمپوست به ترتیب باعث کاهش معنی دار (در سطح 5 درصد) 62/2، 80 و 65/2 میلی گرم بر کیلوگرم غلظت فلز روی در بخش کربناته نسبت به تیمار شاهد شد. کرم های خاکی به طور معنی داری باعث افزایش فلز روی (81/45 میلی گرم بر کیلوگرم) در بخش کربناته شد. از طرفی افزایش معنی داری در مقدار مس تبادلی با اضافه کردن کود آلی همراه با کرم خاکی نسبت به نمونه شاهد دیده شد که این افزایش در تیمار ورمی کمپوست (1/27میلی گرم بر کیلوگرم) و پوره هویج (1/32 میلی گرم بر کیلوگرم) نسبت به شاهد در سطح 1 درصد معنی دار شد.

    کلیدواژگان: بخش بندی فلزات، کرم های خاکی، فلزات مس و روی
  • ابراهیم مکلف سربند، سعید علیمحمدی، شهاب عراقی نژاد، کیومرث ابراهیمی* صفحات 223-237

    در تعیین تخصیص منابع آب، ابتدا، وضعیت محتمل منابع و مصارف حوضه آبریز سناریوسازی می شود سپس، این سناریوها در چارچوب مدیریت بهم پیوسته منابع آب بر اساس اثرات مکانی از دید شاخص های توسعه پایدار ارزیابی شده و سناریوی برتر ملاک تخصیص آب قرار می گیرد. در این ارزیابی ها، وجود همزمان توزیع مکانی اثرات تخصیص آب و اندرکنش های آن در ماتریس تصمیم، دو ویژگی کلیدی هستند که اغلب در فرایند ارزیابی سناریوها مورد توجه واقع نمی شوند. در تحقیق حاضر، به منظور اعمال دو ویژگی فوق، دو روش ارزیابی چندمعیاره مکانی تلفیق شده و در فرایند ارزیابی سناریوهای تخصیص آب حوضه ارس به کار گرفته شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل سازی توزیع مکانی اثرات سناریوهای تخصیص آب و اندرکنش های مکانی آنها از طریق روش های ارزیابی ساده، امکان پذیر نیست. ساده سازی و صرف نظر کردن دو ویژگی کلیدی فوق در فرایند ارزیابی سناریوها، می تواند عدم قطعیت قابل توجه بر نتایج رتبه بندی ها با ضریب اسپیرمن 0/1- تحمیل کند. در تحقیق حاضر با به کارگیری رویکرد تصمیم گیری چندمعیاره مکانی- تلفیقی و اعمال توام دو ویژگی کلیدی فوق، سناریوی چهارم حایز رتبه برتر شد. رویکرد ارزیابی چندمعیاره مکانی- تلفیقی پیشنهادی در مقایسه با مدل های ساده، نتایج رتبه بندی متفاوت تر و دقیق تر با ضریب همبستگی 5/0، 6/0 و 7/0 ارایه کرد.

    کلیدواژگان: اثرات مکانی سناریوهای تخصیص آب، اندرکنش، مدیریت بهم پیوسته منابع آب
  • حمیده صدوقی*، طاهر رجایی، نیما روحانی صفحات 239-254

    شناسایی و بررسی تغییرات سطح زیر کشت انواع محصولات برای مدیریت عرضه تولیدات زراعی ضروری است. در این پژوهش، به منظور شناسایی و بررسی تغییرات سطح زیر کشت محصولات زراعی عمده منطقه حسین آباد میش مست در استان قم از تصاویر سری زمانی سنجنده های OLI و ETM+ ماهواره لندست 8 و 7 با توجه به تقویم زراعی این منطقه استفاده شد. با بهره گیری از شاخص پوشش گیاهی (NDVI) در الگوریتم درخت تصمیم گیری، حد آستانه های این شاخص متناسب با محصولات زراعی عمده این منطقه تنظیم و سپس نقشه الگوی کشت محصولات تهیه شد. برای ارزیابی نتایج از آمار جهاد کشاورزی استان طی سال های زراعی 2005، 2009 ، 2014 و 2019 استفاده شد. نتایج نشان داد که با استفاده از حد آستانه شاخص NDVI محصولات زراعی در این منطقه در سال 2005 شامل گندم و جو و یونجه بوده و مساحت های آنها در مقایسه با آمار جهاد کشاورزی به ترتیب خطایی برابر با 17/1 و 6/1 درصد داشت و در سال 2009 گندم و جو، یونجه و ذرت خطایی برابر با 0/5، 9/6 و 0/1 درصد داشت. در سال 2014 نیز محصولات زراعی گندم و جو، یونجه، ذرت و صیفی جات خطایی برابر با 4/9 ، 0/4، 11/4 و 2/4 درصد و همین محصولات در سال 2019 خطایی برابر با 0/04، 11/6، 1/4 و 17/5 درصد داشت که خطا معنادار نبوده و طبق نتایج، کارایی مناسب شاخص NDVI در برآورد سطح زیر کشت محصولات با توجه به فنولوژی آنها مشخص شد. همچنین در سال 2009 و 2014، ذرت و صیفی جات به محصولات زراعی این منطقه اضافه شد و سطح زیر کشت محصولات در سال 2019 نسبت به سال 2014 افزایش یافت.

    کلیدواژگان: شاخص NDVI، فنولوژی، الگوی کشت، درخت تصمیم گیری، حسین آباد میش مست
  • سودابه خلیلیان، مهدی سرائی تبریزی*، حسین بابازاده، علی صارمی صفحات 255-271

    در پژوهش حاضر، توسعه مدل هیدرولوژیکی SWAT در بالادست سد زاینده رود برای ارزیابی جریان ورودی به این سد شده است. بر این اساس پس از وارد کردن اطلاعات هواشناسی و هیدرومتری منطقه، شبیه سازی رواناب انجام گرفت. ایستگاه های هیدرومتری قلعه شاهرخ با توجه به حجم بالای ورودی به سد زاینده رود به عنوان ایستگاه مبنا برای واسنجی و اعتبارسنجی در طول دوره آماری 1990 تا 2015 انتخاب شد. پس از شبیه سازی هیدرولوژیکی و صحت نتایج، پیش بینی وضعیت اقلیمی با استفاده از مدل پنجم تغییر اقلیم برای سناریوهای RCP انجام گرفت. طبق پیش بینی انجام گرفته با استفاده از مدل های تغییر اقلیم، در همه مدل ها میزان دما افزایش داشته و بیشترین میزان افزایش تحت سناریوی اقلیمی RCP 8.5 اتفاق خواهد افتاد. پس از ارزیابی تغییر اقلیم در سناریوهای مختلف انتشار، شبیه سازی میزان رواناب حوضه در مدل SWAT انجام گرفت. نتایج شبیه سازی میزان رواناب در حوضه آبریز نشان داد که اگر چه میزان بارش در منطقه افزایش داشته اما افزایش میزان دما اثر بیشتری داشته و باعث کاهش میزان رواناب در حوزه شده است. بر این اساس با استفاده از نتایج تغییر اقلیم شبیه سازی هیدرولوژیکی با استفاده از مدل SWAT انجام گرفت. نتایج تغییر اقلیم نشان داد که اثر سناریوهای انتشار در منطقه متفاوت بوده و باعث افزایش دما و بارش می شوند. بیشترین میزان افزایش در سناریوی RCP8.5 مشاهده شد که با ذات این سناریوی انتشار که بیشترین میزان انتشار گازهای گلخانه ای و دی اکسیدکربن است نیز مطابقت داشت. سپس ارزیابی مدل هیدرولوژیکی انجام و نتایج نشان داد که اگرچه میزان بارش در منطقه افزایش داشته است اما افزایش دما در این حوضه اثر و کارایی بیشتری در کاهش میزان رواناب داشته است.

    کلیدواژگان: بیلان آب، زاینده رود، LARS-WG، SWAT
  • سیروس شاکری*، ابوالفضل آزادی، محبوب صفاری صفحات 273-293

    تعیین و شناخت توزیع نسبی هر یک از شکل های شیمیایی عناصر و ارتباط آنها با خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و کانی های رسی خاک می تواند پژوهشگران را برای دستیابی به مدیریت پایدار کشاورزی کمک کند. تحقیق حاضر به منظور بررسی و شناخت شکل های شیمیایی عناصر کم مصرف روی، مس، آهن و منگنز در تعدادی از خاک های سطحی و زیرسطحی استان کهگیلویه و بویراحمد و ارتباط آنها با خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و کانی شناسی انجام گرفت. نتایج مطالعه حاضر نشان داد درحالی که مقدار شکل های شیمیایی تبادلی و جذب سطحی شده عناصر مورد مطالعه بسیار کم و قابل چشم پوشی بود، شکل های باقی مانده، کربناتی و آلی به ترتیب بیشترین به کمترین مقادیر از شکل های شیمیایی این عناصر را به خود اختصاص داده اند. بررسی همبستگی شکل های شیمیایی این عناصر با خصوصیات خاک نشان از وجود همبستگی موثر کربن آلی با شکل های شیمیایی روی و همبستگی موثر رس، سیلت، ظرفیت تبادل کاتیونی و کربنات کلسیم با شکل های شیمیایی مس منگنز و آهن داشت. همبستگی مقادیر کمی کانی های رسی با شکل های شیمیایی این عناصر نشان داد. مقادیر شکل های مختلف عناصر مورد مطالعه با کانی های سیلیکاتی 2:1 (به ویژه ورمی کولیت) ارتباط مستقیم دارند. بررسی مقادیر کمی شکل های شیمیایی آهن و منگنز در خاک های دارای تکامل پروفیلی (آلفی سول و مالی سول) با آب و هوای مرطوب تر و رژیم رطوبتی زریک مقادیر بالاتری را نسبت به خاک های با تکامل پروفیلی کمتر (انتی سول و اینسپتی سول) و آب و هوای خشک تر و رژیم رطوبتی یوستیک نشان دادند. به طور کلی نتایج نشان داد، تغییرات عوامل خاکسازی از جمله اقلیم، به صورت محسوسی علاوه بر مقادیر کل عناصر، بر شکل های شیمیایی عناصر غذایی کم مصرف به ویژه منگنز و آهن موثر بوده و می تواند در مدیریت راسته های خاکی با تکامل ضعیف تا زیاد موثر باشد.

    کلیدواژگان: شکل های شیمیایی، عناصر غذایی کم مصرف، کانی های رسی
  • محمد جمالی جزه، محمد شایان نژاد*، سید مهدی حجازی صفحات 295-312

    منابع آبی در بسیاری از مناطق جهان محدود است و گاهی همین منابع محدود نیز با سهل انگاری روبه آلودگی و زوال می رود. یکی از عوامل آلوده کننده آب، نفت و مشتقات آن است. جذب نفت با استفاده از منسوجات یکی از راه های رایج برای جداسازی نفت از آب است. در این پژوهش یک فیلتر جداکننده، به وسیله سه نوع از انواع منسوجات فنی با خواص گوناگون برای آزمایش ها ساخته شد. آزمایش ها با استفاده از سه غلظت متفاوت 10، 20 و 30 درصد وزنی نفت انجام شد. سه نوع منسوج BC (Bicomponent)، PET (Polyethylene Terephthalate) و PP (Polypropylene) در حضور زهکش های افقی و عمودی مورد بررسی قرار گرفت. منسوج PET و PP به ترتیب از الیافی از جنس پلی استر و پلی پروپیلن تهیه شده اند و منسوج BC یک منسوج دوجزیی از هر دو لیف پلی استر و پلی پروپیلن است، که برای اولین بار استفاده شد. جریان از میان منسوجات یک جریان آشفته بود. که با استفاده از روابط جریان غیردارسی و روش بهینه سازی، ضرایب مربوط به جریان محاسبه شد. در این پژوهش ارتباط میان این ضرایب و درصد جذب نفت توسط منسوج بررسی شد. نتایج نشان داد که در غلظت های کم نفت، جذب نفت با مقدار تخلخل منسوجات و ضرایب جریان آشفته نسبت معکوس داشت، اما در غلظت های بیشتر اثر این عوامل کمتر شده و به جای آن، اثر میزان غلظت نفت و توانایی ذاتی الیاف منسوج در جذب بیشتر است. منسوج PP و PET با حضور زهکش افقی با مقدار جذب به ترتیب 95 و 91 درصدی بهترین عملکرد را داشتند.

    کلیدواژگان: نفت، جذب، منسوجات نبافته، ضرایب هیدرولیکی جریان غیردارسی، فیلتر جداسازی
  • محمود اکبری* صفحات 313-326

    هدف این پژوهش، توسعه یک مدل شبیه سازی- بهینه سازی هیدرولیکی- اقتصادی برای طراحی آبیاری کرتی بود. این مدل شبیه سازی هیدرولیکی (طراحی آبیاری کرتی) را با معادله بیلان حجم، شبیه سازی اقتصادی را از طریق محاسبه مجموع 4 هزینه در طول فصل و بهینه سازی را با الگوریتم فرا ابتکاری چندهدفه NSGAII انجام می دهد. به منظور برنامه نویسی، از نرم افزار برنامه نویسی MATLAB استفاده شد. برای بهینه سازی توابع هدف، از بهینه سازی تابعی، چندبعدی، ایستا، مقید، پیوسته، چندهدفه و فرا ابتکاری استفاده شد. متغیرهای تصمیم که از بین ورودی های شبیه سازی انتخاب شدند، به گونه ای محاسبه شدند که توابع هدف هیدرولیکی (کمینه سازی ترکیب خطی هفت شاخص عملکرد) و اقتصادی (کل هزینه فصل آبیاری بر اساس مجموع هزینه های آب، کارگر، آماده سازی کرت و حفر نهر) کمینه شود. برای شبیه سازی از اطلاعات یک مزرعه آزمایشی استفاده شد. پس از شبیه سازی اولیه، بهینه سازی مزرعه آزمایشی به وسیله الگوریتم فرا ابتکاری چندهدفه NSGAII با پارامترهای تنظیم شده انجام شد. بهینه سازی با استفاده از مدل پیشنهادی باعث کاهش (بهبود) توابع هدف نسبت به عملکرد اولیه شبیه سازی شد. در مجموع مدل پیشنهادی که ابزاری تخصصی برای آبیاری کرتی است، با وجود سادگی کارایی مناسبی داشت.

    کلیدواژگان: مدل شبیه سازی- بهینه سازی، آبیاری کرتی، معادله بیلان حجم، الگوریتم NSGAII
  • حمید رضا متین فر*، زیبا مقصودی، روح الله موسوی، محبوبه جلالی صفحات 327-342

    شناخت توزیع مکانی کربن آلی خاک یکی از ابزارهای کاربردی در تعیین استراتژی های مدیریت پایدار اراضی است. طی دو دهه اخیر استفاده از رویکردهای داده کاوی در مدل سازی مکانی کربن آلی خاک با استفاده از تکنیک های یادگیری ماشین به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته است. یکی از گام های اساسی در کاربرد این روش ها، تعیین متغیرهای بهینه پیش بینی کننده کربن آلی خاک است. این مطالعه به منظور مدل سازی و نقشه برداری رقومی کربن آلی خاک سطحی با استفاده از روش های یادگیری ماشین و ویژگی های خاک شامل درصد سیلت، رس، شن، کربنات کلسیم معادل، میانگین وزنی قطر خاکدانه و اسیدیته انجام پذیرفت. بدین منظور دقت عملکرد مدل های جنگل تصادفی، کوبیست، رگرسیون حداقل مربعات جزیی، رگرسیون خطی چندمتغیره و کریجینگ معمولی برای برآورد میزان کربن آلی خاک سطحی، در 141 نمونه از عمق 30-0 سانتی متر در بخشی از اراضی کشاورزی دشت خرم آباد با مساحت 680 هکتار مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج آنالیز حساسیت متغیرهای پیش ران در مدل سازی کربن آلی نشان داد که به ترتیب سه ویژگی درصد سیلت، آهک و میانگین وزنی قطر خاکدانه بیشترین تاثیر را روی تغییرپذیری مکانی کربن آلی خاک داشتند. همچنین مقایسه رویکردهای مختلف تخمین کربن آلی نشان داد که مدل جنگل تصادفی به ترتیب با مقادیر ضریب تبیین (R2) و مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) 0/75 و 0/25 درصد بهترین کارایی را نسبت به سایر رویکردهای مورد استفاده در منطقه مطالعاتی ارایه کرد. در مجموع مدل های با رویکرد غیرخطی صحت بالاتری نسبت به مدل های خطی در مدل سازی تغییرات مکانی کربن آلی خاک نشان دادند.

    کلیدواژگان: تغییرپذیری مکانی، نقشه برداری رقومی خاک، روش های مدل سازی، پیش بینی کربن آلی
|
  • H. Fathizad*, M. Tavakoli, M. A. Hakimzadeh Ardakani, R. Taghizadehmehrjardi, H. Sodaiezadeh Pages 1-19

    The purpose of this research was to investigate the trend of annual changes in Yazd stationchr('39')s meteorological parameters including minimum and maximum average daily temperature and average daily precipitation (1961-2005), as well as the predicted annual mean of these parameters in the three upcoming thirty years of the 2040s, 2070s and 2100s, by the SDSM model, under RCP2.6, RCP4.5, RCP8.5, A2, and B2 scenarios. Accordingly, by using the coefficient of determination and the MAE, R2, RMSE indicators, we evaluated the data generated by the SDSM model in comparison with the observed data in the base period. The lowest value of R2 based on the calibration and validation of the mean values of observed and simulated SRES was obtained for precipitation (86 and 80%). In terms of the R2 evaluation index, the accuracy of the small-scaled results of the minimum and maximum average temperature values was more than that of the average precipitation; however, in terms of the MAE and RMSE evaluation indicators, the accuracy of the small-scaled results of the average precipitation was higher than that of the minimum and maximum average temperature values. Subsequently, HadCM3 large-scale climatological data was used to predict the future periods (2010-2100). The results indicated that the temperature was raised in all months and seasons and the precipitation was decreasing in most of them, thereby confirming that the climate was changing in the studied region.

    Keywords: Climate Change, HadCM3, SDSM, Yazd, Iran
  • Z. Noori, M. A. Delavar, Y. Safari* Pages 21-36

    The present study was intended to improve the chemical properties of a saline-sodic soil using the individual application of alfalfa residue and two biochars produced from sugarcane bagasse and walnut shell, at the weighting ratio of 5%; their concomitant application with gypsum, aluminum sulfate and the mixture of these two chemical amendments was considered. The experiment was conducted in three replications using the factorial experiment in a completely randomized design. After four months of incubation, the soil samples were measured for their main chemical properties. The results showed that alfalfa residues were the most effective treatment to reduce the soil pH; so the concomitant application of this organic amendment with gypsum lowered the soil pH from 9.13 in the control (untreated soil) to 7.24. It was also observed that the addition of gypsum and/or aluminum sulfate to the soil led to the increase of the soil electrolyte concentration and consequently, the increase of soil electrical conductivity to three times greater than control, through an increase of ions, like calcium and sulfate in the soil solution. Increasing the soluble sodium concentration by replacing exchangeable sodium by other similar ions showed that the studied treatments enhanced the sodium adsorption ratio (SAR), which could be regulated by washing. Concomitant application of the walnut-shell biochar with gypsum had the most increasing effect on the soil SAR, enhancing it from 22.6 in the control to 54.3. Potassium was released from organic amendments, improving the soil general conditions; addition of chemical amendments elevated soil exchangeable potassium contents; however, the elevated soil available phosphorus contents were less influenced by chemical amendments application. As the conclusion, it seems that the positive impacts of the applied chemical and organic amendments would supplement each other; as a result, the concurrent use of both treatments not only improves the bad soil chemical properties, but also enhances the soil fertility.

    Keywords: Soil remediation, Sugarcane bagasse, Walnut shell, Biochar, Pyrolysis
  • Z. Ghorbanpour, O. Abessi*, F. Kardel Pages 37-55

    Drilling material from the tunnel of the Tehran-Shomal highway was estimated to be about 2.5 Million Cubic Meters by the project authorities. Sadly, from the beginning, the drilling materials had been deposited on the open space in the floodplain of the Chaloos river with slightest environmental considerations. During the previous years, weathering and leaching from the drilled materials besides the discharge of drain water from the tunnel had led to seriouse contaminations and the deterioration of the water quality of the Chaloos river. In this paper, the ecological risk of nonorganic pollutants due to drilled materials was investigated. The sampling was done from the excavated materials and river sediment in five different locations throughout a complete year. From the many pollutants, Nickel, Cadmium and Copper were chosen to be investigated. The results showed that almost 15 percent of the samples had a high degree of pollution, while 60 percent of them were clean and the other 25 percent included the highly contaminated ones. All samples were also estimated to have a low to high ecological risk.

    Keywords: Tunnel, Tehran-Shomal highway, Heavy metals, Environmental Risk
  • S. Okhravi, S. Gohari* Pages 57-73

    In regard to wide piers, the pile group rather than single pile is used frequently to bear the loading of the structure in a particular arrangement; piles group composed of only one column of piles in the flow direction has a great effect on supporting the bridge deck. In this study, local scour at a single column arrangement of the piles group made up of four rows of piles characterized by different piles spacing was studied for clear-water conditions with two flow discharges of 20 and 35 l/s (the effect of increasing the flow depth with the same flow intensity). The results indicated that an increase in the flow depth not only greatly enhanced the scour depth and the width of the scour hole. Besides, the investigation of the relative flow depth on scour extent showed the need for revision in deep water conditions, as reported in the literature. The results of the pile group experiments revealed the noticeable impacts of piles spacing on the local scour. The bigger pile spacing caused a feeble interaction of wake-horseshoe vortices, leading to a decrease of the scour depth; the separate view of the scour holes was generated at individual piles. Finally, the results were compared with commonly used comprehensive models. The findings of this study can be applied for the appropriate selection and positioning for the countermeasure of the scour at bridge piers.

    Keywords: Local scour, Pile group, Scour depth, Time, Piles spacing
  • N. Salamati*, A. Danaie Pages 75-91

    In order to study and evaluate the drought stress indices in surface irrigation by furrow method on grain yield, the yield components and water use efficiency, an experiment was conducted at Behbahan Agricultural Research Station in 2014-16. The experiment was conducted as a split plot in a randomized complete block design with 4 replications. Irrigation at two levels (irrigation after 100 and 200 mm evaporation from Class A pan, respectively) was evaluated as the main factor and corn cultivar was considered at 6 levels as the sub-factor. Comparison of the  mean water use efficiency in irrigation and cultivar interactions showed 100 mm evaporation from Class A pan and cultivars V4 (PH1), V5 (PH3) and V2 (SC Mobin) were ranked the first and foremost, respectively, with the  yields of 1.353, 1.299 and 1.296 kg of corn per kg of water consumed, respectively. The mean water consumed in 2014 of the experiment in 100 and 200 mm evaporation from Class A pan was 521.2 and 462.4 mm, respectively. Pearson correlation coefficient results  also showed that with increasing the  yield components, such as the  number of grains per row and number of rows, the  1000-grain weight was  increased due to  the highly significant correlation coefficient of 1000-grain weight with grain yield (r = 0.8776).  Consequently, grain yield was also increased. The highest values of SSI, STI, MP, TOL, GMP HM and YI indices were calculated in V4 (PH1). The higher values of the above indices in cultivar V4 (PH1) than other cultivars caused this treatment to be introduced as the superior one. The decreasing trend of corn yield, which was caused by water deficit stress, increased SSI, STI, MP, TOL, GMP and YI indices, while it decreased corn yield, leading to incremental changes in the YSI indices.

    Keywords: 1000-grain weight, Water use efficiency, Variety, Evapotranspiration
  • E. Moradi, D. Namdar Khojasteh* Pages 93-110

    Wind erosion is one of the environmental problems worldwide, particularly in arid and semi-arid areas of Iran. Different methods and models have been proposed to measure and monitor wind erosion in the recent years. One of the accurate models for measuring f wind erosion is the USEPA model. The purpose of this study was to evaluate the quantification of wind erosion with the USEPA model and the comparison of different interpolation methods for drowsing high-precision soil erosion mapping. For this purpose, 50 samples from 0-30 depth were taken from the study area. Based on the analysis of the physical properties of the soil, including the distribution of the primary and secondary particle sizes, climatic parameters such as evaporation and transpiration, rainfall, wind speed and also, the vegetation and topography characteristics of the area, the erosion rates of Q, Q30 and Q50 were measured. Interpolation methods including general kriging, IDW, LPI and RBF were compared. The results showed that the highest erosion emission rate of Q50 was 39 ton ha-1. The highest and lowest erosion rates for the Q30 index were 0.060 and 2.694 ton ha-1, respectively; for the Q index, the highest and lowest erosion rates were 0.009 and 0.055 ton ha-1, respectively. The results also showed that the IDW method for the Q50 index with the minimum error rate (RMSE) values of 3.94 and the mean absolute error (MAE) with the valueof 1.89 had the best performance among the studied models. The LPI model Q had the best performance with the lowest error (0.0086) and absolute absolute error (0.0021).

    Keywords: Spatial Distribution, Kriging, Interpolation, Wind Erosion
  • R. Daneshfaraz*, M. Sattariyan Karajabad, B. Alinejad, M. Majedi Asl Pages 111-125

    The scour around the bridge piers is one of the main causes of bridge failure and the extraction of aggregates may aggravate this phenomenon. The present study comprehensively investigated the scour around the groups of bridge piers in the presence of aggregate extraction pits, using different discharges. The bridge piers roughened by gravel had been compared with the simple bridge piers; so, the results showed that the roughening caused the reduction of the scour depth. Scour depth change rate led to an increase in the equilibrium time. The results also showed that the reduction of the scour depth at the downstream groups of piers was more than that in the upstream. For the lowest discharge, the aggregate extraction pits had a considerable effect on the scour depth difference for the groups of piers in the downstream and upstream. On the other hand, the effects were decreased when the rate of discharge was increased. The experimental results obtained by the rough surface models showed that as the discharge was increased, the local scour was increased too; at the same time, the bed profile was posed at the low level. Generally, the scour depth of the groups of piers in the downstream of the extraction pit was more than that in the upstream. The results of the current research, therefore, demonstrated that the surface of the bridge pier roughened by gravel reduced the scour depth.

    Keywords: Local scour, Bridge piers with rough surface, Aggregate extraction, Flow discharge, Bed profile
  • F. Afzalinejad, S. Ghasemi*, S. E. Seyfati, Sh. Shahbazi Pages 127-139

    Today, the use of organic wastes as fertilizers to improve the physical, chemical and biological properties of soil is common. In this study, to investigate the effect of the sewage sludge on the growth and concentration of chlorophyll, nitrogen, phosphorus and potassium in quinoa plant, a factorial experiment was conducted based on a completely randomized design with three replications in a calcareous soil with electrical conductivity of 13.1 dS m-1. Treatments included three genotypes of quinoa (Red carina, Titicaca, Q29) and three levels of sewage sludge (0, 20 and 40 t ha-1). The results showed that the effects of the quinoa genotype, different levels of sewage sludge and the interaction of treatments on the root dry weight, shoot P concentration and chlorophyll concentration were significant. Also, the sewage sludge had a significant effect on the shoot length, shoot dry weight and shoot nitrogen concentration. By increasing the level of the sewage sludge, root length, shoot length, shoot dry weight and shoot N concentration were increased, on average, by 44.7 %, 48.8%, 42.0% and 46.6%, respectively. Also, application of 40 t ha-1 sewage sludge significantly increased the chlorophyll concentration and shoot P concentration in Q29 and Titicaca genotypes. According to the results of this study, application of sewage sludge can increase the growth of quinoa by improving its nutrition.

    Keywords: Sewage sludge, Q29, Titicaca, Red carina, Macro nutrients
  • M. Mokari* Pages 141-158

    Optimal use of water resources seem to be necessary due to climate change and the recent drought conditions. One of the most important and effective management strategies is increasing water productivity in agriculture. Irrigation method and the use of different levels of nitrogen fertilizer are the effective factors in increasing the water productivity. Therefore, this study was conducted to investigate the effect of the irrigation method and nitrogen fertilizer on the harvest index and water productivity of two wheat cultivars with 36 treatments as a split-split plot based on a completely randomized design with three replications in the research farm of Natural Resources and Agricultural Research Center of Kashmar, during the 2018-2019 time period. The treatments were two irrigation methods including end blocked border and drip irrigation (tape) as  the main plots, three levels of the nitrogen fertilizer from urea source including 0, 50 and 100 kg/ha as the  sub plots and two cultivars of wheat including Pishgam and Sirvan as the sub-sub plots. The results showed that by changing the border irrigation method to the drip irrigation (tape) method, the harvest index and water productivity were increasesignificantly. The results also showed that grain yield and its components, including harvest index and water productivity, had no significant difference in 50 and 100 kg/ha nitrogen levels. On the other hand, grain yield and its components, harvest index and water productivity, were significantly higher in the Sirvan cultivar rather than the Pishgam one (P<0.01). According to the results obtained from this study, the drip irrigation method, 50 kg/ha nitrogen level and Sirvan cultivar could be recommended for the study region.

    Keywords: Grain yield, Water productivity, Harvest index
  • A. Donyaii, A. Sarraf*, H. Ahmadi Pages 159-175

    Optimizing the water resources operation, especially in the agricultural sector, which has the largest share in the water resources operation, is extremely important. Therefore, in this research, while introducing Whale, Gray Wolf and Crow Search Optimization Algorithms, their performance in the optimum operation of Golestan single-reservoir system Dam was evaluated with the aim of providing water demand for the downstream lands based on reliability, Reversibility, and vulnerability indices. In this optimization problem, the objective function was defined as the minimization of the total deficiency during the operation period. Meanwhile, the constraints of continuity equation, overflow, storage and reservoir release volume were applied to the objective function of the problem. Then, the results were compared with the absolute optimal value based on the nonlinear programming method obtained from GAMS software; finally, a multi-criteria decision-making model was developed to rank the optimization algorithms in terms of performance. The absolute optimal response obtained by the GAMS software based on the nonlinear programming method was 19.41. The results showed that the Gray Wolf algorithm performed better than the other algorithms in optimizing the objective function, so that the average responses in Gray Wolf, Crow Search and Whale algorithms were 92, 84 and 67% of the absolute optimal response, respectively. Furthermore, the Gray Wolf optimization algorithm performs better than the Whale and Crow Search algorithms in all parameters. In addition, the coefficient of variation of the responses obtained by the Gray Wolf algorithm is 2 and 1.43 times smaller than that in the Whale and Crow Search Algorithms, respectively. Finally, the results of the multi-criteria decision-making model showed that the gray wolf algorithm had the first rank, as compared to the other two algorithms studied in solving the problem of the optimal operation of the Golestan dam reservoir.

    Keywords: Absolute optimum, Multi-Criteria decision making, Optimal operation of Golestan dam reservoir, Water resource management
  • F. Kaboudvand, S. S. Mehdizadeh* Pages 177-196

    The Khanmirza plain is one of Iran’s fertile plains that is located in Chaharmahal Bakhtiari province. Agriculture in the area is very prosperous, but the lack of rain and over-harvesting from consumption wells has led to a reduction in groundwater levels, even causing land subsidence. Moreover, the high usage of chemical manures, especially nitrate manures, has increased the number of solutes and chemical materials in the groundwater. Thus, for this plain, making artificial ponds is important to modify the storage of the aquifer. In this study, to define the optimum locations of the artificial ponds, the effect of 12 factors was considered. The analytic hierarchy process (AHP) method was used to introduce the weight of each parameter in comparison to other factors. Afterward, the spatial priority of all factors was derived using the Geographic Information System (GIS) technique. The produced GIS layers were laid on each other and the optimum locations were obtained. Agricultural drainage was an effective index for recharge purposes. The results of the study demonstrated that groundwater level decline got the maximum weight (40%), while the land slope had the minimum weight, since the vicinity to available floodways was considered as an independent criterion. The results also showed that regions with a total area of 18 km2 in north and north-west of the Khanmirza plain could be the optimum and most suitable places for artificial ponds construction.

    Keywords: Groundwater elevation, AHP method, Site selection, GIS technique
  • M. Fuladipanah*, M. Majediasl Pages 197-210

    The prediction of local scouring as a dynamic and nonlinear phenomenon using methods of acceptable predictive capability has always been of interest to researchers. The shape of the bridge pier is one of the important factors in the formation and magnitude of the scour hole. In this paper, the scour depth of three bridge piers with cylindrical, sharp nose and rectangular shapes was predicted in two scenarios using the support vector machine algorithm with 395 field data obtained from the US Geological Survey and Froehlich (1988), based on different combinations of dimensionless parameters as the water attack angle (α), Froud number (Fr), the ration of pier length to width (l/b), and the ratio of mean sediment size to pier width (D50/b). The results of the study, while confirming the acceptable performance of the SVM algorithm for all piers in both scenarios, showed that in the first and second scenarios, the most optimal performance was related to the rectangular pier shape with correlation coefficient of 0.8702 and 0.8838, with and maximum Ds (DDR) values of 0.854 and 1.229 respectively, during the testing phase. The positive effect of increasing the number of data on the performance of the SVM algorithm was also confirmed by further probing the evaluation indicators. The results of the comparison pointed out the overestimation of the predicted scour depth values of absolute error between 11% to 35%.

    Keywords: Performance assessment, Scouring, Optimization, Data-based method, Artificial intelligence
  • Gh. Rahimi*, F. Noroozi Goldareh Pages 211-222

    Earthworms are soil organisms commonly used in environmental studies and biological toxicology. Therefore, the present study aimed to investigate the role of Eisenia Fetida  earthworms on the bioavailability of zinc and copper in the  contaminated soils. This study was carried out on a contaminated soil sampled from the Ahangaran mine 26 kilometers far from the city of Malair and its surrounding areas. In this experiment, 12 earthworms with  the average weight of 0.3 -0.6  g were selected for each soil sample. The worms were exposed to a  metal contaminated soil for 42 days. After the test time, Zinc (Zn) and Cupper (Cu) concentrations were measured in different fractions of the soil. The results showed that cow manure, carrot pulp and vermicompost significantly reduced (at the level of 5%) 62.2, 80 and 65.2 mg / kg of the metal zinc concentration in carbonate, respectively,  as compared to the treatment control. Earthworms significantly increased zinc (81.45 mg kg) in the  carbonate fraction. On the other hand, there was a significant increase in the amount of exchangeable copper with the addition of organic fertilizer to  worm, as compared to the control sample. This increase  was significant (at the level of 1%) in the treatment of Vermicompost (1.27 mg / kg) and carrot pulp (1.32 mg / kg), as compared to control.

    Keywords: Fractionation of metals, Earthworms, Copper, Zinc metals
  • E. Mokallaf Sarband, S. Alimohammadi, Sh. Araghinejad, K. Ebrahimi* Pages 223-237

    In determining the allocation of water resources, the probable conditions of water resources and water demands are considered as the water allocation scenarios in the basin scale. Then, these scenarios are evaluated in the context of integrated water resources management and from the perspective of sustainable development indicators. The best scenario is selected in order to determine the water allocations. In these evaluations, there are spatial distributions and their interactions are simultaneously the key charaterictics in the decision matrix. These features are not often considered in the evaluation process. In the present study, distributed indicators and simple and integrated multi-criteria evaluation models, including ANP and CP methods, were used to evaluate the water allocation scenarios in the Aras Basin. The results showed that modeling of the spatial distribution and interactions of water allocation impacts was not possible through any of the simple multi-criteria evaluation methods. Simplifying and discarding one or two key features in the evaluation process can lead to significant uncertainties on rankings with a Spearman coefficient of -0.1. By implementing the integrated spatial decision-making approach and applying two features simultaneously, the fourth scenario was ranked first. The proposed approach was compared with the individual models, showing more accurate, with the correlation coefficients of 0.5, 0.6 and 0.7.

    Keywords: Integrated water resources management, Interactions, Spatial effects of water allocation
  • H. Sadoghi*, T. Rajaee, N. Rouhani Pages 239-254

    Identification and investigation of changes in the area under cultivation of various crops seem to be essential for the management supply of crop production. In this study, r to identify and investigate change of the area under cultivation in major crop Hoseynabade Mishmast region in Qom province, we used the time series images of OLI and ETM sensors of landsat 8 and 7satellites, according to the crop calendar of this region. By using the vegetation index (NDVI) in the decision tree algorithm, the thresholds of this index were adjusted according to the major crops of this region; then a map of the cultivation pattern of the crop of this region was prepared. In order to evaluate the results, the statistics of the provinces agricultural jihad were used during 2005, 2009, 2014 and 2019 crop years. The results showed that by using the threshold of NDVI index, crops in this region in 2005 included wheat and barley and alfalfa, and their areas had an error of 17/1 and 6/1 percent in comparison with the statistics of agricultural Jihad, respectively; in 2009, wheat and barley, alfalfa and corn had an error of 0/5, 9/6 and 0/1 percent. Also, in 2014, wheat and barley, alfalfa, corn and sophie crops had an error equal to 4/9, 0.4, 11/4 and 2/4 percent, and the same crops in 2019 had an error 0/04, 11/6, 1/4 and 17/5 percent; that error was not significant. According to the results, the appropriate efficiency NDVI index in estimating crop cultivation area was determined by their phenology. Also, in 2009 and 2014, corn and sophie crops were added to the regions crops, and the area under crops cultivation in 2019 was increased, as compared to 2014.

    Keywords: NDVI index, Phenology, Cultivation pattern, Decision tree, Hoseynabade Mishmast
  • S. Khalilian, M. Sarai Tabrizi*, H. Babazadeh, A. Saremi Pages 255-271

    In the present study, the SWAT hydrological model was developed for the upstream of the Zayandehrood dam to evaluate the inflow to this dam. Accordingly, after entering the meteorological and hydrometric information of the region, the runoff simulation was performed. Due to the high volume of entrances to the Zayandehrood Dam, Shahrokh Castle hydrometric stations were selected as the base station for calibration and validation during the statistical period of 1990-2015. After hydrological simulation and accuracy of results, climate prediction was performed using the fifth model of the climate change for the RCP scenarios. According to the forecast, by using climate change models, the temperature could be assumed to increase in all models and the highest rate of increase would occur under the RCP 8.5 climate scenario. After evaluating climate change in different diffusion scenarios, the runoff of the basin was simulated in the SWAT model. The simulation results of runoff in the catchment area showed that although the amount of rainfall was increased in the region, increasing the temperature had a greater effect, reducing the amount of runoff in the basin. Based on the results of climate change, hydrological simulation was performed using the SWAT model. The results showed that the effect of diffusion scenarios in the region was different, causing an increase in temperature and precipitation. The highest increase was observed in the RCP8.5 scenario, which was consistent with the nature of this emission scenario, with the highest emission of greenhouse gases and carbon dioxide. Then, the evaluation of the hydrological model was done; the results showed that although the amount of rainfall in the region had been increased, the increase in temperature of this basin had a greater effect and efficiency in reducing the amount of runoff.

    Keywords: LARS-WG, Zayandeh Rood, SWAT, Water Balance
  • S. Shakeri*, A. Azadi, M. Saffari Pages 273-293

    Determining the relative distribution of each chemical form of the elements and their relationship with the physical, chemical, and clay mineralogical properties of soils can help researchers to achieve the sustainable agricultural management. The present study was conducted to evaluate the chemical forms of four micronutrients (Zn, Cu, Fe and Mn) in some surface and subsurface soils of Kohgiluyeh and Boyer Ahmad province and their relationship with the physical, chemical and mineralogical properties of the soils. The results showed that the exchangeable and sorbed chemical forms of the studied elements were very low and negligible, but the residual, carbonate, and organic forms had the highest to lowest values of the chemical forms of these elements, respectively. Examination of the correlation of the chemical forms of these elements with soil properties showed the effective correlation of organic carbon values with the Zn chemical forms; also, there was a correlation between clay, silt, cation exchange capacity and calcium carbonate and the chemical forms of Cu, Fe and Mn. The correlation between the quantities of clay minerals and the chemical forms of these elements showed that the amounts of different forms of the studied elements were directly related to 2:1 clay silicate minerals (especially vermiculite). Evaluation of Fe and Mn chemical forms  also showed that the amounts of these elements were higher in the  soils with developed profiles (Alfisol and Mollisol), the  wetter climate and zeric moisture regime rather  than in soils with non-developed profiles (Entisols and Inceptisols) and a drier climate and a ustic moisture regime. In general, the results showed that variations of soil forming factors such as climate (as well as the  total amount of each micronutrients), could be effective on the chemical forms of micronutrients (especially on Mn and Fe);  these can be effective in the management of weakly to highly-developed soils orders.

    Keywords: Chemical forms, Micronutrients, Second clay minerals
  • M. Jamali Jezeh, Mohammad Shayannejad*, S. M Hejazi Pages 295-312

    Water resources are limited in many areas of the world; sometimes, even these limited resources are negligently contaminated. One of the polluting factors of water is oil and its derivatives. Oil absorption using textiles is one of the common ways to separate oil from water. In this study, we used three types of textiles with different properties in order to make the filter. The experiments were performed using three different concentrations of 10, 20 and 30% oil. In this study, three types of BC, PET and PP textiles in the presence of horizontal and vertical drainages were investigated. The PET and PP textiles were made of nonwoven polyester and polypropylene fibers, respectively, and the BC textile was a two-component nonwoven textile of both polyester and polypropylene fibers that was used for the first time. Flow through the textiles was turbulent. Coefficients of flow were calculated using non-Darcy flow relations and the optimization method. The results showed that at low oil concentrations, the oil absorption had an inverse relation with the porosity and turbulent flow coefficients, but at higher concentrations, the effect of these agents was less; instead, the effect of the concentration and the intrinsic ability of the non-woven fibers was greater.  The best performance was related to PP and PET with the horizontal drainage that had 95 and 91 absorption rates, respectively.

    Keywords: Oil, Adsorption, Nonwoven textiles, Hydraulic Coefficients of non Darcy flow, Isolation filter
  • M. Akbari* Pages 313-326

    The objective of this research was the development of a hydraulic-economic simulation-optimization model for the design of basin irrigation. This model performed hydraulic simulation (design of basin irrigation), using Volume Balance model, economic simulation through calculating sum of four seasonal costs and optimization using NSGAII multi-objective meta-heuristic algorithm. For programming, MATLAB programming software was applied. The optimizations of functional, multi-dimensional, static, constraint, continuous, multi-objective and meta-heuristic were applied for the optimization of the objective functions. Decision variables selected from simulation inputs were calculated in such a way that the  hydraulic objective function (minimizing linear combination of seven performance indicators) and economic objective function (total seasonal cost based on sum of water cost, labor cost, basin preparing cost and channel drilling cost) were minimized. Data of one the experimental field was used for the purpose of simulation. After initial simulation, optimization of the experimental field was done using NSGAII multi-objective meta-heuristic algorithm with tuned parameters. Optimization using the suggested model shoed the decrease (improvement) of objective functions rather than initial simulation performance. As a result, the suggested model could be regarded as is a specialized tool for basin irrigation, showing a good performance, despite its simplicity.

    Keywords: Simulation-optimization model, Basin irrigation, Volume balance model, NSGAII algorithm
  • H. R. Matinfar*, Z. Mghsodi, S. R. Mossavi, M. Jalali Pages 327-342

    Knowledge about the spatial distribution of soil organic carbon (SOC) is one of the practical tools in determining sustainable land management strategies. During the last two decades, the utilization of data mining approaches in spatial modeling of SOC using machine learning algorithms have been widely taken into consideration. The essential step in applying these methods is to determine the environmental predictors of SOC optimally. This research was carried out for modeling and digital mapping of surface SOC aided by soil properties ie., silt, clay, sand, calcium carbonate equivalent percentage, mean weight diameter (MWD) of aggregate, and pH by machine learning methods. In order to evaluate the accuracy of random forest (RF), cubist, partial least squares regression, multivariate linear regression, and ordinary kriging models for predicting surface SOC in 141 selected samples from 0-30 cm in 680 hectares of agricultural land in Khorramabad plain. The sensitivity analysis showed that silt (%), calcium carbonate equivalent, and MWD are the most important driving factors on spatial variability of SOC, respectively. Also, the comparison of different SOC prediction models, demonstrated that the RF model with a coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) of 0.75 and 0.25%, respectively, had the best performance rather than other models in the study area. Generally, nonlinear models rather than linear ones showed higher accuracy in modeling the spatial variability of SOC.

    Keywords: Spatial variability, Digital soil mapping, Modeling approaches, SOC prediction