فهرست مطالب

دانش آب و خاک - سال سی و یکم شماره 4 (زمستان 1400)
  • سال سی و یکم شماره 4 (زمستان 1400)
  • تاریخ انتشار: 1400/09/21
  • تعداد عناوین: 10
|
  • جواد سروریان* صفحات 1-9

    به منظور پیش بینی تغییرات بزرگی، سرعت و شکل موج سیل نسبت به زمان از روش های روندیابی استفاده می شود. روش های مختلفی برای روندیابی سیل وجود دارند که به دو دسته کلی روش های هیدرولیکی و هیدرولوژیکی تقسیم می شوند. از بین روش های هیدرولوژیکی، روش ماسکینگام- کونژ به علت عدم نیاز به هیدروگراف خروجی برای کالیبراسیون، دارای کاربرد فراوانی است. دقت این روش بستگی به انتخاب دبی مرجع و انتخاب پارامترهای هندسی منظور شده برای بازه روندیابی دارد. در این مطالعه، رابطه ای جدید برای محاسبه دبی مرجع بر اساس مقایسه نتایج روش ماسکینگام- کونژ و مدل هیدرودینامیکی MIKE11 در بازه مطالعاتی رودخانه دینه ور در استان کرمانشاه ارایه گردید و با روابط دیگر محققین مقایسه شد. نتایج حاصل از کاربرد این رابطه برای روندیابی به روش ماسکینگام- کونژ بیانگر آن بود که هیدروگراف خروجی از مدل ماسکینگام- کونژ مطابقت بسیار خوبی با هیدروگراف خروجی از مدل MIKE11 دارد، بطوری که برای هیدروگراف سیلاب 200 ساله، مقادیر معیارهای سنجش RMSE و E به ترتیب، برابر با (m3s-1) 64/1 و 99/0 بدست آمد. همچنین با مقایسه رابطه ارایه شده با روابط سایر محققین مشخص گردید که رابطه بدست آمده علاوه بر دبی اوج، تابعی از زمان اوج و زمان پایه هیدروگراف ورودی نیز بوده و از دقت بالاتری هم برخوردار است.

    کلیدواژگان: دبی مرجع، رودخانه دینه ور، روندیابی سیل، ماسکینگام- کونژ، مدل MIKE11
  • پری خلیفی، عطاء الله ندیری*، اسفندیار عباس نوین پور، مریم قره خانی صفحات 11-23

    در طی سالهای اخیر، فرونشست زمین در آبخوانها به یکی از مشکلات جدی زیست محیطی در اثر افزایش فعالیت های کشاورزی و صنعتی تبدیل شده است. رشد جمعیت باعث استفاده بیش از حد منابع آب زیرزمینی در برخی مناطق ایران شده و نتیجه آن ظهور پدیده فرونشست در این نقاط از جمله دشت اردبیل می باشد. بنابراین شناسایی مناطق محتمل فرونشست و کنترل و مدیریت این مناطق می تواند به درک بهتر این پدیده پیچیده و جلوگیری احتمالی از خسارات ناشی از آن بیانجامد. دراین پژوهش رهیافت جدیدی با استفاده از هفت پارامتر موثر بر فرونشست برای تعیین محدوده های مستعد فرونشست زمین پیشنهاد شده و کارایی چهارچوب پیشنهادی در آبخوان دشت اردبیل، مورد بررسی قرار گرفته است. در این چهارچوب هفت پارامتر موثر در فرونشست شامل افت سطح آب زیرزمینی، محیط آبخوان، تغذیه، پمپاژ، کاربری اراضی، ضخامت آبرفت و گسل به صورت لایه رستری تهیه شده و بعد از رتبهدهی و وزندهی شاخص پتانسیل فرونشت محاسبه شد که مقدار آن برای دشت اردبیل بین 80 تا 154 به دست آمد. با توجه به عدم قطعیت موجود در وزنهای کارشناسی، از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی وزن های داده شده استفاده شد. نتایج حاصل از آن با فرونشست بدست آمده از تصاویر راداری ارزیابی شده با شواهد صحرایی مقایسه شد و مشخص گردید چهارچوب بهینه شده، نتایج نسبی بهتری ارایه می دهند و قسمت های جنوب و جنوب شرقی دشت پتانسیل آسیب پذیری بالایی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: چهارچوب عملی، پتانسیل فرونشست، آبخوان دشت اردبیل، آب زیرزمینی، تصاویر راداری
  • میر علی محمدی، مریم مولودی* صفحات 25-38

    مطالعه و تحقیق در زمینه مقاومت جریان در کانال های روباز و رودخانه ها پیشینه ای طولانی دارد. بکارگیری نتایج حاصل از تحقیقات انجام گرفته در همین راستا، جهت اعمال مدیریت مهندسی در رودخانه ها یا کانال های روباز با مشخصات هیدرولیکی متفاوت امری ضروری است. هم چنین تعیین مقدار بهینه و مناسب ضریب زبری مانینگ تاثیر مستقیم روی تخمین دبی جریان در رودخانه دارد که مهم ترین عامل در تصمیم گیری برای توسعه پروژه های آبی است. در تحقیق حاضر، با اعمال تغییرات در شرایط هیدرولیکی رودخانه، عوامل موثر بر مقاومت جریان بررسی شده است. مقدار بهینه ضریب زبری مانینگ رودخانه "شهرچای" با استفاده از مشخصات هیدرولیکی و دانه بندی بستر رودخانه برآورد شده است. ضریب زبری بدست آمده با استفاده از روش های مختلف و همچنین مقایسه تصاویر رودخانه شهرچای با رودخانه هایی با مشخصات مشابه و زبری معین، واسنجی گردید. با تهیه نقشه های سه بعدی منطقه با استفاده از نرم افزار ArcGIS و ایجاد مقاطع عرضی توسطHEC-GEORAS ، مشخصات ژیومتری رودخانه شهرچای محاسبه گردید و به عنوان اطلاعات ورودی به منظور شبیه سازی هیدرولیکی در مدل HECRAS بکار گرفته شد. به ازای ضرایب زبری مانینگ حاصل از روش های مختلف شبیه سازی انجام گرفت و مشخصات هیدرولیکی خروجی از مدل سازی با مشخصات هیدرولیکی برداشت شده از منطقه، مورد مقایسه قرار گرفت و مقدار بهینه ضریب زبری برای بازه کشتیبان برابر با 032/0 تعیین گردید. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که تعیین ضریب زبری مانینگ به سه روش چاو، کاون و مقایسه با تصاویر به لحاظ عوامل متعدد در تخمین ضریب زبری، از دقت زیادی برخوردار هستند.

    کلیدواژگان: رودخانه شهرچای، ضریب زبری مانینگ، مدل ریاضی، مقاومت جریان، HEC-RAS
  • الناز عبدالملکی، نصرت الله نجفی*، عادل ریحانی تبار صفحات 39-53

    برای کاهش بار میکروبی و سرعت تجزیه لجن فاضلاب می توان این پسماند آلی را به هیدروچار تبدیل و در خاک مصرف کرد. برای بررسی تاثیر سطوح مختلف لجن فاضلاب و هیدروچار آن یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی در 3 تکرار با 3 عامل ماده آلی در سه سطح (شاهد، 10 گرم لجن فاضلاب و 10 گرم هیدروچار لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک)، نیتروژن در دو سطح (صفر و mg/kg 250)، مس در سه سطح (صفر، 10 و 250 mg/kg) در شرایط گلخانه انجام شد. نتایج نشان داد که با مصرف لجن فاضلاب و هیدروچار آن، ماده خشک شاخساره و ریشه، تعداد پنجه، تعداد خوشه، تعداد برگ، طول برگ، عرض برگ، ارتفاع گیاه و قطر ساقه در محل طوقه نسبت به شاهد به طور معنادار افزایش یافت و میزان این افزایش در حضور لجن فاضلاب بیشتر از هیدروچار آن بود. مصرف 250 میلی گرم نیتروژن بر کیلوگرم خاک باعث افزایش معنادار صفت های مذکور نسبت به شاهد گردید. آلودگی خاک با مس باعث کاهش معنادار تعداد پنجه، تعداد خوشه، تعداد برگ، وزن ماده خشک ریشه نسبت به شاهد شد. مصرف هیدروچار لجن فاضلاب و کود اوره با کاهش غلظت مس در شاخساره گیاه برنج اثر سمیت مس را کاهش و تحمل گیاه را در برابر سمیت مس افزایش داد. برای دستیابی به رشد مطلوب برنج در هر دو شرایط آلوده و غیرآلوده به مس، مصرف 10 گرم لجن فاضلاب یا هیدروچار آن و 250 میلی گرم نیتروژن بر کیلوگرم خاک می تواند توصیه شود.

    کلیدواژگان: اوره، برنج، لجن فاضلاب، مس، هیدروچار
  • ساره شفیعی فر، احمد فرخیان فیروزی*، عطاالله خادم الرسول صفحات 55-68

    تخریب خاک در نتیجه شور و سدیمی شدن یکی از مهمترین مشکلات مناطق خشک و نیمه خشک است. برای حل این مشکل، آبشویی نمک های تجمع یافته در این خاک ها ضروری است. در این پژوهش، کارایی مدل HYDRUS-1D در پیش بینی روند شوری زدایی در خاک شور و سدیمی واقع در شمال اهواز بررسی شد. آبشویی به روش منقطع شامل تیمار دارای ماده اصلاح کننده (اسید سولفوریک) و تیمار بدون ماده اصلاح کننده و چهار تیمار عمق آب آبشویی شامل 25، 50 ، 75 و 100 سانتی متر آب در چهار تکرار در کرت های 1 1 متر مربع صورت پذیرفت. منحنی های شوری خاک پس از هر مرحله آبشویی رسم گردید. ویژگی های هیدرولیکی خاک براساس خصوصیات زودیافت اندازه گیری شده با استفاده از برنامه Rosseta برآورد شد. پارامترهای هیدرولیکی و همچنین مقدار شوری اندازه گیری شده نیمرخ خاک به عنوان ورودی برنامه HYDRUS-1D استفاده شدند و تغییرات شوری نیمرخ خاک طی دوره های مختلف آبشویی به روش حل معکوس برآورد شد. نتایج نشان داد خاک های تیمار شده با ماده اصلاح کننده EC متفاوتی نسبت به شاهد داشتند اما این تفاوت چشمگیری نبود زیرا گچ و آهک موجود در خاک های مورد مطالعه کلسیم مورد نیاز برای اصلاح را تامین کرده بودند. بهترین برآورد انتقال املاح مربوط به اعماق کمتر از 100 سانتی متری خاک و دورهای اول و دوم آبشویی بود. بطور کلی نتایج حاصل از شبیه سازی انتقال نشان داد مدل HYDRUS-1D برآورد مناسبی از شوری خاک دارد. بنابراین می توان مدل HYDRUS-1D را به عنوان ابزاری مناسب برای پیش بینی انتقال املاح در خاک های شور و سدیمی معرفی کرد.

    کلیدواژگان: مدل، آبشویی، شوری، خوزستان، Hydrus-1D
  • مونا احمدیان، مجید منتصری* صفحات 69-84

    در طی دهه ‏های اخیر بیش از 40 مدل‏ گردش عمومی جو در مراکز علمی دنیا برای شبیه‏ سازی و پیش بینی اقلیم جهان توسعه یافته است. این مدل‏ها براساس شرایط اولیه و مرزی، متغیرهای مورد استفاده آب و هوا و ساختار متفاوت می‏باشند. لذا برای استفاده از این مدل‏ها برای پیش‏بینی آب وهوای آینده در هر منطقه، ارزیابی نظام‏ مند عملکرد مدل‏های مذکور در شبیه‏ سازی سری زمانی پارامترهای اقلیمی تاریخی مانند دما و بارندگی روزانه، ماهیانه و سالیانه الزامی خواهد بود. بدین منظور در این مطالعه یک روش نوآورانه نظام ‏مند برای ارزیابی عملکرد 36 مدل گردش عمومی جو از گزارش پنجم هییت بین الدول تغییر اقلیم در دامنه‏ های جنوبی رشته ‏کوه ‏های البرز انجام پذیرفته است. براساس نتایج، به‏ کارگیری روش نوآورانه دارای دقت غیرقابل مقایسه‏ای در انتخاب درست مدل گردش عمومی در هر منطقه خواهد بود. همچنین نتایج بیانگر دقت نامناسب اکثر مدل‏ها در شبیه‏ سازی دما و به‏ ویژه بارندگی تاریخی در منطقه مطالعاتی (همانند سایر مطالعات معتبر در دنیا) بوده و حتی در مدل‏های برتر محدوده مطالعاتی نیز شبیه‏سازی بارندگی ماهیانه تاریخی مناسب نبوده است. در نهایت براساس پنج شاخص آماری ضریب نش ، اریب ، تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا و متوسط خطای مطلق ، مدل‏های ACCESS1.0 وGFDL-CM3 با الویت بالاتر و دو مدل CNRM-CM5 و GFDL-ESM2G در الویت بعدی برای بررسی تغییر اقلیم و پیش ‏بینی متغیرهای دما و بارندگی سال‏های آینده در محدوده مطالعاتی رتبه ‏بندی و پیشنهاد گردید.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، رتبه‏بندی، شاخص‏های آماری، مدل‏های گردش عمومی جو، CMIP5
  • افشین محمدی*، علی اصغر جعفرزاده، فرزین شهبازی، شاهین اوستان صفحات 85-98

    تکامل خاک حاصل ترکیبی از فرآیندهای ژیومورفولوژیک و پدولوژیک است. در این مطالعه جهت بررسی تغییرات مکانی ویژگی های خاک و تعیین رابطه تکامل خاک با سطوح مختلف ژیومورفیک دشت سر انتهایی، دشت سر فرسایشی، سطوح شیبدار، سطوح هموار، هورست، نهشته دریاچه، مخروطه افکنه، خط الراس و سیرک واقع در یک نیمرخ ارتفاعی-اقلیمی در جنوب شرق اردبیل، 12 خاکرخ حفرگردید. پس از حفر و مطالعات صحرایی، آزمایشهای فیزیکوشیمیایی و کانی شناسی رسی بر روی نمونه ها انجام گرفت. نتایج نشان داد که تفاوت شدت هوادیدگی و نوع فرآیندهای خاک سازی در سطوح مختلف ژیومورفیک، تاثیر زیادی بر ویژگی ها و تکامل خاک ها داشته و رده های ورتی سول ها، مالی سول ها، اینسپتی سول ها و انتی سول-ها شناسایی شدند. اسمکتیت، ورمی کولیت، کایولینیت و ایلیت به ترتیب ترکیب کانی های خاک های تکامل یافته را تشکیل داده و مقدار نسبی اسمکتیت از 5/78 درصد در دشت سر انتهایی تا 3/12 درصد در خاک های خط الراس متغیر است. همچنین مقایسه آماری فاصله اطمینان میانگین آهن بلورین(Fed-Feo) به روش بوت استراپ نشان داد که اختلاف معنی-داری بین سطوح ژیومورفیک از لحاظ تکامل خاک وجود داشته و بیشترین مقدار آهن بلورین با میانگین 372/6 گرم بر کیلوگرم در دشت سر انتهایی با خاک ورتی سول و کمترین مقدار آن با میانگین913/0 گرم بر کیلوگرم در مخروطه افکنه با خاک انتی سول مشاهده شد. بر اساس آزمون همبستگی اسپیرمن، آهن بلورین با رس، کربنات کلسیم معادل، اسیدیته و ظرفیت تبادل کاتیونی رابطه مستقیم، اما با شن و کربن آلی رابطه معکوس داشت.

    کلیدواژگان: آهن بلورین، خاکرخ، ژئومورفولوژی، فرایند های خاک سازی، کانی های رسی
  • نادر سلامتی*، فریبرز عباسی صفحات 99-110

    هدف اصلی از اجرای این تحقیق، اندازه گیری مستقیم و مزرعه ای آب مصرفی ذرت علوفه ای تحت مدیریت کشاورزان و تعیین بهره وری آب در بهبهان بود. بدین ترتیب، حجم آب مصرف شده برای ذرت علوفه ای در شهرستان بهبهان در سامانه های آبیاری بارانی و سطحی و منابع آبی مختلف در طول یک فصل زراعی (96-1395) اندازه گیری شد. مقادیر اندازه گیری شده با نیاز آبی خالص به روش پنمن- مانتیث برآورد و با مقادیر سند ملی آب مقایسه گردید. میانگین عملکرد در دو سامانه بارانی و سطحی 58329 کیلوگرم بر هکتار بود. بهره وری آب در مزارع از 91/3 تا 71/13 کیلوگرم بر مترمکعب در نوسان بود. میانگین راندمان کاربرد ذرت علوفه ای در سامانه آبیاری بارانی به میزان 3/73 درصد به ثبت رسید. حجم آب مصرفی ذرت علوفه ای در سامانه آبیاری سطحی 9778 و در مزارع آبیاری بارانی 6991 مترمکعب بر هکتار اندازه گیری شد. نتایج مقایسه میانگین نیاز آبی خالص به روش پنمن- مانتیث و سند ملی آب دو سامانه آبیاری در آزمون تی نشان داد که میانگین نیاز آبی خالص با مقدار 6/439 میلی متر اختلاف معنی داری با سند ملی به میزان 8/581 میلی متر دارد. مقایسه ضرایب همبستگی پیرسون نشان داد روند تغییرات بهره وری آب با روند تغییرات راندمان کاربرد ذرت روندی هم راستا و معنی دار در سطح 5 درصد را نشان می دهد. بدیهی است با افزایش راندمان کاربرد، بهره وری آب افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: راندمان، کاربرد، نیاز، آبی، حجم
  • محمدرضا حامی کوچه باغی، تیمور سهرابی*، علیرضا توکلی، آرزو نازی قمشلو صفحات 111-126

    اهداف مدیریت خاک، به حداکثر رساندن ذخیره آب و مواد مغذی گیاه و به حداقل رساندن فرسایش خاک و یا بهبود باروری خاک و شرایط فیزیکی خاک است. استفاده از روش های استحصال آب در محل، روانابی که از منطقه خارج می شود را کاهش و آب ذخیره شده در پروفیل خاک را افزایش می دهد. استحصال آب باران مفهوم جدیدی نیست ولی نیازمند ترکیب روش های بومی با دانش های مدرن می باشد. برخی از پروژه های استحصال آب با موفقیت چندانی همراه نبوده اند و یا حتی منجر به از بین رفتن کل محصول گردیده اند، چراکه تکنولوژی مورد استفاده برای شرایط ویژه منطقه نامناسب بوده است. مناسب بودن یک منطقه برای استحصال آب باران بستگی به توانایی آن در برآورد نیازهای فنی و اولیه سیستم دارد. هدف از این تحقیق معرفی روشی برای استحصال آب باران در دشت هایی با شیب کم و یا بدون شیب می باشد که قابلیت احداث به صورت مکانیزه در سطح وسیع داشته باشد. از طرفی اقدام به تبیین و معرفی روشی برای طراحی دقیق و علمی یک سیستم استحصال آب، با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری شده است که تاکنون تلاش های زیادی در این زمینه صورت نگرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی بیانگر کاهش توان متمرکز نمودن آب توسط سیستم کجاوه، با کاهش ابعاد ساختار می باشد. همچنین کاهش توان متمرکز نمودن آب توسط سیستم کجاوه در ساختارهایی با ابعاد نسبی کوچکتر برای بارندگی هایی با شدت های بارش بالا توسط شبیه سازی پیشبینی گردید. چنین روندی برای بارش های طولانی مدت (ویژه در شدت بارش کم) نیز قابل انتظار است.

    کلیدواژگان: استحصال آب باران، سیستم کجاوه، شبیه سازی، شدت بارش، شیب
  • باقر یوسفی *، سعید برومندنسب، هادی معاضد صفحات 127-129

    در این تحقیق، اکسیژن موردنیاز بیولوژیکی (BOD) که به عنوان یکی از شاخص های مهم کیفی آب است، با استفاده از روش های محاسبات نرم جنگل تصادفی (RF)، رگرسیون چندجمله ای تکاملی (EPR) و درخت مدل (MT) تخمین زده شد. ازاین رو، جهت مدل سازی شاخص کیفی BOD نه پارامتر کیفی آب به عنوان متغیرهای ورودی روش های هوشمند پیشنهادی به کاربرده شده اند. پارامترهای کیفی مربوط به رودخانه کارون شامل هدایت الکتریکی(EC)، سدیم (Na+)، کلسیم (Ca2+)، منیزیم (Mg2+)، نیترات (NO3-)، نیتریت (NO2-)، فسفات (PO43-)، کدورت (Tur) و pH می باشند. نتایج حاصل از مراحل آموزش و آزمایش هر سه روش پیشنهادی با استفاده از پارامترهای آماری ضریب همبستگی (R)، خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) و میانگین درصد مطلق خطا (MAPE) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج کمی حاصل از مرحله آموزش بیانگر این مطلب است که روش هوشمند RF)367/2 RMSE= و 97/0R= (در مقایسه با مدل های هوشمند MT (766/4 RMSE= و 89/0R= (و EPR (557/5 RMSE= و 84/0R=) از دقت بالاتری برخوردار بود. از طرفی در مرحله آزمایش، نتایج نشان داد که مدل RF (097/5 RMSE= و 88/0R=) دارای سطح عملکرد بهتری در محاسبه پارامتر کیفی BOD در مقایسه با دو روش EPR وMT بود. درنهایت، نتایج حاصل از روش های محاسبات نرم می توانند جهت ارزیابی پارامتر BOD با سطح عملکرد بالایی مورداستفاده قرار بگیرند.

    کلیدواژگان: آبیاری، آزمایش میدانی، تولید آب، مدل آزمایشگاهی، نمک زدایی
|
  • Javad Sarvarian * Pages 1-9

    In order to predict the magnitude, velocity, and form of the flood wave with respect to time, the flood routing methods are used. There are several ways to accomplish the flood routing which are divided into two general categories, including hydraulic and hydrological routing methods. Among the various hydrologic routing methods, the Muskingum- Cunge method has been applied more frequently because no need to calibration process of output hydrograph. The accuracy of this method depends on the choice of reference discharge and geometrical parameters. In this study, a new model was proposed for calculating the reference discharge based on the comparison of Muskingum- Cunge method and MIKE11 hydrodynamic model for Dinehvar River, in Kermanshah Province. The results showed that the output hydrograph obtained by the proposed reference discharge was in good agreement with the output of MIKE11 model so that for the 200 years flood hydrograph, the RMSE and E criteria values were equal to 1.64 m3s-1 and 0.99, respectively. Furthermore, comparison of the proposed relationship with other researcher’s findings showed that the proposed relation not only was a function of the peak discharge but also was a function of peak time and base time of the input hydrograph.

    Keywords: Dinehvar River, Flood routing, MIKE11 Model, Muskingum- Cunge, Reference Discharge
  • Pari Khalifi, Esfandiar Abbas Novinpour, Maryam Gharakhani Pages 11-23

    Recently, land subsidence has become one of the serious environmental problems due to increased agricultural and industrial activities. Population growth have caused to groundwater over abstraction and land subsidence in some parts of country such as Ardabil plain. Therefore, identifying, control and management of high potential subsidence areas may help to better understand this complex phenomenon and avoiding the possible damages. In this research, a new framework suggested using seven effective parameters on subsidence to determine areas that are vulnerable to land subsidence and its capability is evaluated in Ardabil plain aquifer. In this framework seven effective parameters on land subsidence including groundwater level decline, aquifer media, recharge, pumping, land use, alluvium thickness and fault are prepared in raster layer format and weights and rates assigned for layers to calculate Subsidence Potential Index (SPI). The SPI for Ardabil plain aquifer was obtained from 80 to 154. According to inherently uncertainty of the assigned weights by expert, genetic algorithm adopted to optimize given weights. The results were compared with subsidence value obtained from radar images and it indicated that optimized framework have relatively better results. The southern and southeastern parts of the Plain shows higher SPI.

    Keywords: Framework, Subsidence potential, Ardabil plain aquifer, Groundwater, Radar image
  • Mirali Mohammadi, Maryam Moludi * Pages 25-38

    Applying the studies of resistance to flow in open channels and rivers with specific properties in order to manage them is necessary. An optimum and proper foresight of resistance to flow has a direct impact on the estimation of flow rate, which is important factors in decision about hydro-project developments. This research work tries to identify items which are influencing on the flow resistance by handling properties of the river in specific intervals. In this study, the best Manning’s coefficient of “Shahar-Chay” river by means of hydraulic characteristics and aggregation of river bed has been estimated. Manning’s coefficient by using several methods and using pictures and properties of a river reach with a specific Manning’s coefficient, by comparing to the river conditions with relative pictures and estimating approximate range of the Manning roughness coefficient has been verified. By preparing 3D drawings from region using Arc-GIS and creating lateral sections using Hec-GeoRas, geometric specifications of “Shahar-Chay” river used as input in order to complete hydraulic simulation of HEC-RAS model. By running the software for different values of Manning’s coefficient and hydraulic specifications output from modeling compared to the hydraulic specifications collected from the river reach area. It is found that the most proper value for the Manning coefficient at “Keshtiban” reach is about 0.032. The results of the present research work reveals that three methods, namely “Chaw”, “Coawn” and “comparison of pictures” are more accurate for estimating Manning’s roughness coefficient in rivers, because of introducing several factors taking into account.

    Keywords: Flow Resistance, HEC-RAS, Manning Roughness coefficient, Mathematical model, Shahr-chay river
  • Elnaz Abdolmaleki, Nosratollah Najafi *, Adel Reyhanitabar Pages 39-53

    To evaluate the effects of different levels of sewage sludge and sewage sludge-derived hydrochar a greenhouse experiment was performed in a factorial combination based on a completely randomized design with three replications and three factors of organic matter at three levels (control, 10g sewage sludge, and 10 g sewage sludge-derived hydrochar per kilogram), nitrogen at two levels (0, and 250 mg per kg soil as urea), and copper at three levels (0, 10, and 250 mg Cu per kilogram as copper sulfate). The results showed that by applications of sewage sludge and its hydrochar, the dry matters of shoot and root, tillers number, spikes number, leaves number, leaf length, leaf width, plant height, and stem diameter were significantly increased as compared to the control and the amount of this increase in the presence of sewage sludge was greater than that of hydrochar. Also, the using of 250 mg N per kilogram increased the mentioned characteristics relative to the control. The soil contamination Cu significantly reduced the tillers number, spikes number, leaves number, and root dry matter as compared to the control. The use of sewage sludge hydrochar and N fertilizer reduced the Cu toxicity and increased rice tolerance to Cu toxicity by reducing the Cu concentration in rice shoot. To achieve rice optimum growth in both Cu contaminated and non-contaminated conditions, the use of 10 g sewage sludge or sewage sludge-derived hydrochar and 250 mg N per kilogram soil can be recommended at similar conditions.

    Keywords: Copper, Hydrochar, Rice, Sewage sludge, Urea
  • Sareh Shafiefar, Ahmad Farrokhian Firouzi *, Ataallah Khademalrasoul Pages 55-68

    Soil degradation caused by salinization and sodification is one of major problem in arid and semi-arid regions. To overcome this problem, leaching of accumulated salts from such soils is necessary. In this research, HYDRUS-1D model was used to predict desalination process in saline-sodic soil located in north of Ahvaz. Therefore, Leaching experiments in both with (sulfuric acid) and without reclaiming material was performed in in 11 m2 plots. All experiments were accomplished by applying 100 cm of water in four-25 cm intervals. Desalinization leaching curves were measured. Also, soil texture, field capacity and permanent wilting point water contents, saturated hydraulic conductivity and solute distribution in soil profile were measured. Then, solute transport during leaching process was simulated using HYDRUS-1D by inverse method. The results of the study indicated that all the used amendments showed a pronounced difference in EC compared with control but the difference wasn't significant. Because of, the soils have enough calcium carbonate and gypsum which provide requirement calcium for reclamation. The model predicted solute transport in depths less than 100cm better than other. The simulated results indicated that amount of estimated EC in the first and second period of leaching fit to observed data better than other periods. Over all, the results of solute transport simulation during leaching experiments revealed that HYDRUS-1D provide reasonable description EC distribution in soil profile. So HYDRUS-1D model can be introduced as a suitable tool for prediction solute transport in soil under field condition.

    Keywords: Model, Leaching, salinity, Khuzestan, Hydrus-1D
  • Mona Ahmadian, Majid Montaseri * Pages 69-84

    Over the past decades, more than 40 global climate models have been developed in scientific centers around the world to simulate and predict the world climate change. These models are different depending on the initial and boundary conditions, the variables used in the climate, and the structure. Therefore, to use these models to predict future climate in each region, systematically evaluation performance of these models in simulating the time series of observed climatic parameters such as daily, monthly and annually temperature and precipitation will be required. Hence, in this study, an innovative systematic approach for evaluating the performance of 36 global climate models from the Fifth Intergovernmental Panel on Climate Change report on the southern slopes of Alborz Mountains is done. Based on the results, applying the innovative method will have incomparable accuracy in the right choice of general circulation model in each region. The results also indicate the inappropriate accuracy of most models in simulating temperature and especially historical precipitation in the study area (as in other valid studies in the world) and even in the top models of the study area the historical monthly precipitation simulation was not appropriate. Finally based on five statistical properties of Nash–Sutcliffe, bias, correlation, root mean square error and mean absolute error, ACCESS1.0 and GFDL-CM3 models with higher priority and CNRM-CM5 and GFDL-ESM2G models are proposed in the next priority for climate change studies and future temperature and precipitation values prediction.

    Keywords: Climate Change, CMIP5, Global Climate Models (GCMs), ranking, Statistical characteristics
  • Afshin Mohammadi *, Ali Asghar Jafarzadeh, Farzin Shahbazi, Shahin Oustan Pages 85-98

    Soil evolution is the result of a combination of geomorphological and pedological processes. In this study to investigate the spatial variation of soil characteristics and determine the relationship between soil evolution and different geomorphic surfaces of epandage pediment, erosion pediment, slope surfaces, smooth surfaces, horst, lake deposits, alluvial fan, mountain ridge and circgue in an elevation-climatic profile in the Southeast of Ardabil 12 soil profiles were dug. After digging and field studies, physicochemical and clay mineralogical experiments were performed on the samples. The results showed that variations in weathering intensity and the types of soil forming processes at different geomorphic surfaces, had significant effects on soil properties and evolution and vertisols, mollisols, inceptisols, and entisols orders were identified. Smectite, vermiculite, kaolinite, and illite have formed the composition of evolved soil minerals, respectively and the relative amount of smectite varies from 78.5% at the epandage pediment to 12.3% at the mountain ridge. Also statistical comparison of the mean confidence interval of crystalline iron (Fed-Feo) by Bootstrap method showed that there were significant differences between geomorphic surfaces in terms of soil evolution and the highest amount of crystalline iron with mean of 6.372 g kg-1 was observed in epandage pediment with vertiolsols and the lowest value with average of 0.913 g kg-1 in alluvial fan with entiolsols. According to Spearman correlation test, crystalline iron had a direct relationship with clay percentage, calcium carbonate equivalent, pH and cation exchange capacity, but inversely with sand and organic carbon.

    Keywords: Clay minerals, Crystaline iron, Geomorphology, Soil forming processes, Soil profile
  • Nader Salamati *, Fariborz Abbasi Pages 99-110

    The main objective of this project was to measure water consumption of silage maize under farm management. Thus, the volume of water consumed for Silage maize in Behbahan was measured in sprinkler and surface irrigation systems and various water resources during one season (2016-2017). The measured values of the net water requirement were estimated by the Penman-Monteith method and also compared with the national document values. The average yield in surface and sprinkler irrigation systems was 58329 kgha-1. Water productivity varied from 3.91 to 13.71 kg per cubic meter in all fields. The average of application efficiency in sprinkler irrigation systems was 73.3%. The average amount of water consumed by Silage maize in surface irrigation farms was 9778 and in farms irrigated by sprinkler systems was 6991 cubic meters per hectare. Comparison of the average of net water requirement calculated by the Penmann-Montieth and those obtained from the national water document using the T test showed a significant difference being 440 and 582 mm, respectively. Comparison of the Pearson correlation coefficients showed that the trend of changes in water productivity with trend of changes in maize yield was significant at 5% level. Obviously, by increasing the application efficiency, water productivity has increased.

    Keywords: Application, water, requirement, volume, consumed
  • Mohammad Reza Hami Kouchebaghi, Teymour Sohrabi *, Ali Reza Tavakoli, Arezoo Nazi Ghameshlou Pages 111-126

    The purpose of soil management is maximizing the supply of water and nutrients to the plant and minimizes the soil erosion, improve soil fertility and soil physical conditions. Using in-site water harvesting methods reduces runoff from the area and increases the water stored in the soil profile. Rainwater harvesting is not a new concept, but it requires the combination of native methods with modern knowledge. Because the used technology was inappropriate for special conditions of the region, some water harvesting projects have been unsuccessful or even led to the loss of the whole crop. The suitability of an area for rain water harvesting depends on its ability to supply the technical and basic needs of the system. This study introduces a method for rain water harvesting in the area with little slope or no slope, which can be Mechanized Construction for large-scale. On the other hand, a computer simulation has been preparation and introduced for precise and scientific designing of a water harvesting system, which there has not been much effort in this case. The results of simulation indicated the reduction of concentration ability of water by Kajaweh system with decreasing the size of structure. In addition, in relatively smaller sized structures under high intensity rainfall, reduction of water concentration ability by Kajaweh system was predicted by simulation. Such trend is also expected for long time rainfall times (especially in low rainfall intensity).

    Keywords: Kajawe system, Rainwater harvesting, Rainfall intensity, Simulation, slope
  • Bagher Yousefi*, Saeed Boroomand Nasab, Hadi Moazed Pages 127-129

    As the world's population continues to increase and fresh water decreases, the need for desalination of sea water is increasing. Therefore, the desalination process has become a new challenge as the earth's resources must find sustainable solutions through renewable energies. Condensation irrigation (CI) combines desalination and irrigation, which can produce required energy by solar power. This research was conducted for feasibility study in Research Station of Ahvaz University. The air flow was saturated by passing over the saline water surface in the solar still. Then the saturated airflow was driven into buried drainage pipes (25 m), where the humid airflow cools gradually, and the humidity condenses along the inner pipe surface. This condense water penetrates the soil via drainage pipe perforations, and irrigates the surrounding soil. During the field test, changes in the daily production of condensation water were observed due to the surrounding environment influenced on the input temperature but the average daily fresh water production was 6 L day-1. In addition, a laboratory model was built to identify the effective two entrance temperatures on the performance of condensation irrigation. The result showed that changing the flow temperature has a great impact on the performance of condensation irrigation.

    Keywords: Irrigation, Desalination, Field Test, Laboratory Model, Water Production