فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال یازدهم شماره 1 (پاییز 1400)
  • سال یازدهم شماره 1 (پاییز 1400)
  • تاریخ انتشار: 1400/09/27
  • تعداد عناوین: 9
|
  • زهرا درویش ایوری، سهیلا ابراهیمی*، سید علیرضا موحدی نائینی، مهدی ذاکری نیا صفحات 1-12
    بهسازی خاک لسی، می تواند سبب افزایش استحکام، مقاومت و تغییر یا اصلاح ویژگی های مکانیکی آنها گردد. هدف از انجام این پژوهش، بررسی تغییرات پارامترهای منحنی رطوبتی (چگونگی نگهداشت آب در خاک) و برخی شاخص های مکانیکی (پایش استحکام و مقاومت مکانیکی) خاک لسی شن لومی حاوی نانو رس های مونت موریلونایت بود. بدین منظور، باتیمارهای 1 و 5 درصد نانورس، میزان نگهداشت آب خاک با دو مدل ون گنوختن و بروکس- کوری، تغییرات پارامترهای رطوبتی و حدود آتربرگ در دو زمان ارزیابی شد. نتایج نشان داد که نانورس تاثیری معنی دار بر نگهداشت آب در مکش های مختلف داشت و مقادیر آنرا، بخصوص در مکش های پایین افزایش داد. همچنین سبب افزایش خلل و فرج ریز در نقطه ورود هوا شد که نشان دهنده ی کاهش سرعت تخلیه آب و افزایش قابلیت نگهداشت آن در خاک سبک بود. در بررسی پارامتریک منحنی رطوبتی خاک- نانورس، با افزایش مقدار نانو رس، رطوبت اشباع Θs افزایش، لیکن، شیب منحنی رطوبتی خاک- نانورس (پارامترn) و فشار ورود هوا افزایش و مقدار α کاهش یافت. تغییر در رطوبت باقیماندهΘr قابل ملاحظه نبود و روند افزایشی منطقی خاصی نشان نداد. پیش بینی پارامترهای معادله منحنی رطوبتی با استفاده از مدل وان گنوختن نتایج بهتری از مدل بروکس- کوری نشان داد. در بررسی شاخص های مکانیکی، افزایش حدروانی (به میزان بیشتر) وحدخمیری و در نتیجه، افزایش شاخص پلاستیسیته (بهبود خصوصیات خمیری خاک) مشاهده شد. افزایش میزان سطح مخصوص و قدرت نگهداری آب توسط رس ها و مقاومت برشی سطح رس می تواند دلیل این امر باشد. پایش حدود آتربرگ و پارامترهای منحنی رطوبتی با زمان، نشانگر مانایی آنها بود.
    کلیدواژگان: لس، نانورس، منحنی رطوبتی، حدود آتربرگ، شاخص پلاستیسیته
  • ابراهیم شهبازبیگی، فریبرز یوسفوند*، بهروز یعقوبی، سعید شعبانلو، احمد رجبی صفحات 13-28

    در این مطالعه، الگوی آبشستگی در مجاورت سرریزهای سنگی با شکل های I، U و J درون کانال های خم توسط یک روش هوش مصنوعی نوین تحت عنوان ساختار تعمیم یافته روش گروه دسته بندی داده ها (GSGMDH) شبیه سازی شد. در مقایسه با روش (GMDH) گروه دسته بندی داده ها روش GSGMDH یک روش منعطف تر و دقیق تر است که در آن گره ها می-توانند از لایه های غیرهمجوار ورودی بگیرند. در ابتدا، کلیه پارامترهای موثر بر روی عمق آبشستگی در مجاورت سرریزهای سنگی شناسایی گردید و سپس با استفاده از این پارامترها، برای هر یک از روش های GMDH و GSGMDH شش مدل مختلف تعریف گردید. با تجزیه و تحلیل نتایج مدل های هوش مصنوعی مدل-های برتر معرفی گردید. مدل های برتر GMDH و GSGMDH مقادیر آبشستگی ها را بر حسب کلیه پارامترهای ورودی تخمین زدند. علاوه بر این، دقت مدل های GSGMDH از مدل های GMDH بیشتر بود. به عنوان مثال، برای مدل های برتر GMDH و GSGMDH مقدار شاخص عملکرد در وضعیت تست به ترتیب مساوی با 075/73 و 408/86 محاسبه شدند. همچنین، مدل برتر مقادیر تابع هدف را با دقت خوبی پیش بینی نمود. به عنوان مثال، مقادیر ضریب همبستگی (R)، شاخص پراکندگی (SI) و ضریب نش (NSC) برای مدل برتر GSGMDH در شرایط آموزش به ترتیب مساوی با 913/0، 214/0 و 800/0 تخمین زده شدند. با توجه به نتایج تحلیل حساسیت، پارامترهای پارامترهای ضریب شکل سرریزهای سنگی (φ)، نسبت اختلاف عمق جریان در بالادست و پایین دست تله سنگی برابر به ارتفاع سازه (y/hstΔ) و عدد فرود تراکمی (Fd) به عنوان موثرترین پارامترهای ورودی معرفی گردیدند. تحلیل عدم قطعیت نشان داد که مدل GSGMDH برتر دارای یک عملکرد کمتر از واقعی بود.

    کلیدواژگان: سرریز سنگی، آبشستگی، روش دسته بندی گروهی داده ها، تحلیل عدم قطعیت، تحلیل حساسیت مشتق نسبی
  • رامین چم، سید علی ابطحی*، مجتبی جعفری نیا، جعفر یثربی صفحات 29-44
    زرین گیاه (Dracocephalum kotschyi) از مهم ترین گیاهان دارویی خانواده نعناعیان (Lamiaceae) است که به علت شرایط نامساعد محیطی در حال انقراض است. بنابراین، به منظور بررسی اثرات دو عامل تنش کم آبیاری در سه سطح (آبیاری تا تکمیل 60،80 و 40 درصد ظرفیت مزرعه ای) و کود زیستی در چهار سطح (نیتروکسین، سوپر نیتروپلاس، بیوفسفر و عدم مصرف کود زیستی) تحقیقی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در 3 تکرار (هر تکرار شامل 20 گلدان حاوی یک نشاء) در گلخانه به صورت آزمایش گلدانی حاوی محیط کشت کوکوپیت و پرلیت به نسبت 1:1 به اجرا درآمد. بیشترین مقدار جذب نیتروژن ریشه (02/2 میلی گرم بر کبلوگرم) و نیتروژن برگ (57/5 میلی گرم بر کیلوگرم) در تیمار آبیاری معمول (تیمار آبیاری تا تکمیل 80 درصد ظرفیت مزرعه ای) و مصرف کود زیستی سوپر نیتروپلاس مشاهده گردید. درصد اسانس تحت تنش ملایم در مقایسه با شاهد 77/53 درصد افزایش نشان داد، در حالی که با تشدید تنش خشکی درصد اسانس 94/49 درصد در مقایسه با شاهد کاهش داشت. نتایج این تحقیق حاکی از این بود که بیشترین اثر افزایشی بر درصد تولید (28/1 درصد) و عملکرد اسانس (32/0 گرم بر گیاه) زرین گیاه مربوط به تلقیح با کود زیستی سوپر نیتروپلاس و تنش خشکی ملایم بود در حالی که کشت گیاهان زرین گیاه تحت شرایط آبیاری معمول و عدم مصرف کود زیستی منجر به کمترین تولید و عملکرد اسانس در زرین گیاه گردید.
    کلیدواژگان: باکتری های محرک رشد گیاه، ترکیبات فرار، تغذیه گیاه، تنش خشکی، گیاهان دارویی
  • صادق واله، بهارک معتمدوزیری*، هادی کیادلیری، حسن احمدی صفحات 45-60

    یکی از مهم ترین چالش هایی که بر اکوسیستم های طبیعی و جنبه های مختلف زندگی انسان تاثیر دارد تغییر اقلیم است. تاثیرات گرمایش جهانی بر بخش هیدرولوژی و چرخه آب در طبیعت بسیار جدی است و شناخت این اثرات به صورت کمی، آمادگی بیشتری برای مقابله با تبعات آن ایجاد می کند. در تحقیق حاضر عملکرد دو مدل با ساختارهای متفاوت که یکی از آنها مدل جعبه سیاه (شبکه عصبی مصنوعی) و مدل نیمه توزیعی (SWAT) انتخاب شد و از لحاظ خطا و عدم قطعیت مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برای بررسی اثر تغییر اقلیم از مدل بزرگ مقیاس (CanESM2) تحت سناریو RCP2.6 و RCP8.5 استفاده شد. نتایج در این پژوهش نشان داد که مدل های جعبه سیاه عملکرد بهتری نسبت به مدل های فیزیکی دارد. نتایج تغییر اقلیم در این پژوهش نشان می دهد که بارش (3 الی 59درصد) و دما (53/1 الی 93/6 درجه سانتیگراد) روند افزایشی دارد بخصوص این روند افزایشی در مقادیر حدی و سیلاب های تند بیشتر خود رانشان می دهد. همچنین میزان رواناب در دوره آتی 7 الی 11 درصدی افزایش می یابد به همین دلیل در مطالعات شهری حتما باید به افزایش پدیده های سیلاب در دوره آتی توجه نمود.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، حوزه آبخیز امامه، SWAT، ANN
  • محمد نصرالهی، علی اصغر ذوالفقاری*، محمدرضا یزدانی صفحات 61-76

    تبخیر به عنوان یک مولفه مهم و یک عامل کنترل کننده کلیدی در فرایندهای هیدرولوژیکی عمل می کند. در شرایط گرمایش جهانی، انتظار می رود تقاضای تبخیر از تشت افزایش یابد، اما کاهش در مقادیر تبخیر این فرضیه را که تغییر اقلیم سبب افزایش تبخیر می شود، را به چالش کشیده است. هدف این تحقیق بررسی وجود یا عدم وجود پدیده تناقض تبخیر و همچنین تعیین روند تغییرات تبخیر و سایر متغیر های اقلیمی اثرگذار بر آن می باشد. برای دستیابی به هدف مذکور داده های تبخیر از تشت در مقیاس زمانی سالانه در 50 ایستگاه سینوپتیک پهنه غربی و مرکز ایران با استفاده از روش های ناپارامتری من کندال و تخمینگر شیب سن مورد ارزیابی و تحلیل روند قرار گرفتند. نتایج تحلیل روند با آزمون من کندال نشان داد که تبخیر از تشت در 10% و 28% از ایستگاه ها در سطح معنی داری 5% دارای روند بترتیب کاهشی و افزایشی بود. همچنین نتایج روندیابی میانگین دما به عنوان منبع انرزی لازم جهت انجام تبخیر نشان داد که 94% ایستگاه ها در سطح معنی داری 5% دارای روند افزایشی هستند. نتایج نشان داد که علیرغم افزایش دما در اکثر ایستگاه ها، پدیده تناقض تبخیر در 38% ایستگاه ها اتفاق افتاده که تناقض تبخیر در 10% ایستگاه ها در سطح معنی داری 5% بوده است. بطور کلی نتایج نشان داد که در ایستگاه های دارای تناقض تبخیر معنی داری در سطح 5% (دارای شیب تبخیر تشت منفی) ، افزایش بیشتر دمای کمینه نسبت به بیشینه، کاهش سرعت باد و ساعت آفتابی عوامل اصلی کنترل کننده میزان تبخیر تشت هستند.

    کلیدواژگان: تناقض تبخیر، من کندال، تبخیر از تشت، تخمینگر شیب سن
  • مریم شفائی*، رسول میرعباسی صفحات 77-94

    در این مطالعه، قابلیت های مفصل های درختی واین، نظیر توانایی در تجزیه توزیع های چند متغیره به توزیع های دوبعدی، انعطاف آن در مسایل با ابعاد بالا و استفاده از وابستگی شرطی بین متغیرها مورد بررسی قرار گرفته است. هدف استفاده از ساختارهای درختی سی-واین و دی-واین جهت تعیین تابع توزیع احتمالاتی توام چهاربعدی مشخصه های مهم رویدادهای بارش 26 ساله ایستگاه بارش سریمونا واقع در کشور ایتالیا، شامل ماکزیمم شدت بارش، عمق کل بارش، مدت زمان دوره مرطوب و دوره خشک می باشد. بدین منظور، ابتدا ترکیبی از مناسب ترین خانواده های مفصل ارشمیدسی و بیضوی جهت برازش بر جفت- مفصل های هر یک از ساختارهای سی-واین و دی- واین مشخص شدند. توابع توزیع توام بهینه ساختارهای سی- واین و دی- واین نیز با استفاده از توابع چگالی زنجیره ای محاسبه و میزان انطباق آنها با مفصل تجربی چهاربعدی مشخصه های بارش متناظر مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت میزان دقت ساختارهای درختی سی-واین و دی-واین در تعیین توابع توزیع توام مشخصه های مهم بارش، مقایسه گردید. نتایج نشان داد که ساختار سی-واین R-D-L-M دارای مینیمم مقدار معیارهای ارزیابی 029/0=RMSE و 022/0=MAE و همچنین ماکزیمم 35/0= value-P و 998/0= R2در بین کلیه ساختارهای سی-واین و دی-واین می باشد و در نتیجه برای تحلیل فراوانی مشخصات بارش ایستگاه سریمونا ایتالیا دارای بیشترین دقت می باشد.

    کلیدواژگان: بارش، توزیع توام، مفصل، واین، جفت-مفصل
  • اردوان زرندیان*، مجید رمضانی مهریان صفحات 95-112
    پوشش گیاهی عاملی مهم موثر بر رواناب، کمیت و کیفیت آب در یک حوزه آبخیز است. این تحقیق به بررسی اثرات کاهش پوشش گیاهی در آبخیز شرق دریاچه ارومیه بر دو پارامتر رواناب و پتانسیل ایجاد آلودگی آب می پردازد. برای ارزیابی هم زمان سه پارامتر موردنظر از مدل WWPSS، استفاده شد. پوشش گیاهی نمایشگر کسری از انواع پوشش علفی، درختی و اراضی فاقد پوشش گیاهی است که از تصاویر ماهواره ای MODIS VCF اخذ گردید.رواناب به صورت بودجه آبی انباشت شده در پایین دست موردمحاسبه قرار گرفت. همچنین این مدل شاخصی را برای تعیین سطح بالقوه آلایندگی آب تدارک می نماید. نتایج نشان داد که پوشش مرتعی به طور میانگین حدود 32 درصد کاهش یافته است. همچنین میانگین تولید رواناب در شرایط موجود در 4 زیرحوزه آجی چای، قلعه چای، مردوق چای و صوفی چای به ترتیب به مقدار 6/2، 16/3، 9/2 و 25/3 درصد اولیه در مقایسه با وضعیت قبل از کاهش پوشش گیاهی افزایش یافته است. بر اساس نتایج، اختلاف در پتانسیل آلودگی آب در نقاط مختلف حوزه آبخیز شرق دریاچه ارومیه بین دو وضعیت پایه و موجود، در طیفی بین 9- تا 15 درصد و به طور میانگین معادل 6/0 درصد نوسان داشته است. این تغییر، موجب افزایش بار آلودگی در بعضی نقاط و کاهش آن در نقاط دیگر شده است؛ اما درمجموع به تغییرات افزایشی در پتانسیل آلودگی آب با میانگین حدود 5/2 درصد در کل آبخیز انجامیده است. روش مورداستفاده می تواند برای کمی سازی و نقشه سازی تغییرات آبی اکوسیستم و کاربست آن در ارزیابی و مدیریت محیط زیست مورداستفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: ارزیابی، پوشش گیاهی، رواناب، پتانسیل آلودگی آب، آبخیز
  • حسن اصولی*، احمد کریمی، حسین شیرانی، سید حسن طباطبائی صفحات 113-128

    اخیرا بیوچار به عنوان اصلاح کننده خاک مورد توجه قرارگرفته است. در تحقیقات انجام یافته، به اثر نوع و مقدار بیوچار بر ویژگی های خاک تاکید شده است. این تحقیق مزرعه ای با هدف بررسی اثر توام نوع، مقدار و اندازه ذرات بیوچار بر تخلخل کل (TP)، مقاومت فروروی (PR) و میانگین وزنی قطر خاکدانه های با الک خشک (MWD) در خاکی با بافت لوم شنی انجام شد. آزمایش فاکتوریل با طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با سه فاکتور نوع، مقدار و اندازه ذرات بیوچار در سه تکرار اجرا شد. بیوچارهای کاه گندم، ورمی کمپوست و چوب زردآلو در مقادیر 5/0، 5/1 و 3 درصد و اندازه ذرات 5/0-0، 1-5/0 و 2-1 میلی متر به خاک اضافه شدند. هر سه بیوچار در مقایسه با شاهد TP را به صورت معنی داری افزایش و PR را به صورت معنی داری کاهش دادند. نوع بیوچار بیشترین سهم را در تغییرات TP و PR داشت. بیشترین TP در تیمار بیوچار کاه گندم با مقدار 3% و اندازه ذرات 2-1 میلی متر به دست آمد. بیشترین کاهش PR، در بیوچار کاه گندم با مقدار 3% و با اندازه ذرات 1-5/0 میلی متر مشاهده شد. اثر متقابل نوع، مقدار و اندازه ذرات بیوچار، بیشترین سهم را در تغییر MWD داشت. بیشترین MWD (mm 22/1) در خاک های تیمار شده با بیوچار کاه گندم با مقدار 5/0% و اندازه ذرات 5/0-0 میلی متر مشاهده شد. نتایج نشان داد که مقدار و اندازه ذرات بیوچار بسته به نوع بیوچار اثرات متفاوتی بر ویژگی مورد مطالعه خاک داشتند.

    کلیدواژگان: اندازه ذرات بیوچار، خصوصیات فیزیکی خاک، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، خاک آهکی
  • آرش تافته*، نیازعلی ابراهیمی پاک، محمدرضا امداد صفحات 129-139

    ازآنجایی که در بررسی راندمان آبیاری و معادله اصلی آن عمق توسعه ریشه به صورت عامل مهم و غیرقابل اغماض در نظر گرفته شده است. لذا تعیین دقیق عمق توسعه ریشه در مراحل مختلف رشد گیاه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق با استفاده از حفر پروفیل به صورت مستقیم عمق تغییرات ریشه گندم در مناطق حمیدیه، کوثر، عتابیه، یاسمین فردوس، داریون، ویس، شادگان و هندیجان با خاک هایی بترتیب با شوری های مختلف 3/7، 1/23، 8/12، 7/12، 9/4، 24، 7/10و 22/14 دسی زیمنس بر متر در عمق 0 تا 60 سانتی متری مورد اندازه گیری قرار گرفت. همچنین شوری آب در هر یک از پایلوت های فوق بترتیب 8/1، 9/1، 5/2، 2/2، 7/1، 4/2، 4/6 و 2/3 دسی زیمنس بر متر بود. بافت غالب خاک این مناطق بترتیب Clay Loam و Silty Clay Loam می باشد. همانطور که نتایج نشان می دهد بافت این پایلوت ها سنگین بوده و نتایج این تحقیق در همین رنج بافت خاک قابل تعمیم می باشد. در این راستا مدل عمق توسعه ریشه رابطه بورگ و گریمز (1986) بر اساس اطلاعات FAO و اطلاعات بومی به دست آمده از منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اطلاعات FAO موجب ایجاد خطای زیادی در حدود 176 درصد می باشد و استفاده از رابطه های بومی در کلاس های مختلف شوری خاک نشان می دهد که با استفاده از این معادلات با خطای متوسط 18 درصد می توان برآورد مناسب تری از تغییرات عمق ریشه در این مناطق داشت.

    کلیدواژگان: شوری، عمق ریشه، گندم، مدلسازی
|
  • Zahra Dravish Eivari, Soheila Ebrahimi *, Seyed Alireza Movahedi Naeini, Mahdi Zakeri Nia Pages 1-12
    Soil improvement in loess soils, due to susceptibility to erosion, can increase strength, resistance and change or modify their mechanical properties. The purpose of this study was to investigate the changes in soil moisture curve parameters and some mechanical indices of loamy sand soils containing montmorillonite nanoclay. Thus, soil water retention was investigated by applying 1 and 5% of nanoclay and water holding capacity in soil was investigate by VanGenukhten and Brooks-Corey models. Then mechanical properties of soil was investigated by measuring Atterberg limits and how they change. Both experiments were re-evaluated over time. Nanoclay had a significant effect on water retention in various moisture suction systems and increased volumetric moisture content, especially in low suction. It also increased the fine porosity at the air entry value, indicating a decrease in the rate of water drainage from soil and increased its storage capacity in losses soil. Increasing the amount of nanoclay led to increase in Θs, but the change in Θr was not significant. As nanoclay increased, α and n parameters decreased, respectively. Predicting the parameters of the moisture curve equation using VanGenukhten model showed better results. Liquid and plasticity limits of the soil also increased. However, the increase in the amount of liquid limit was higher and the soil plasticity index increased. The increase in the surface area and the ability to maintain water by the clays and their shear strength can be due to this fact. Monitoring of atterberg and moisture curve parameters over time indicated their persistence.
    Keywords: loesses, Nanoclay, Soil water retention curve, Atterberg limit, plasticity index
  • Ebrahim Shahbazbigi, Fariborz Yosefvand *, Behrouz Yaghoubi, Saeid Shabanlou, Ahmad Rajabi Pages 13-28

    In this study, the scour pattern in the vicinity of cross-vane structures with I, U and J shapes in bending channels is simulated by a new artificial intelligence method called "generalized structures group method of data handling” (GSGMDH). Initially, all the parameters affecting the scour depth in the vicinity of cross-vane structures are identified and then using these parameters, six different models are defined for each of the GMDH and GSGMDH methods. By analyzing the results yielded by the artificial intelligence models, the superior models are introduced. The GMDH and GSGMDH superior models estimate the scour values in terms of all input parameters. In addition, the accuracy of the GSGMDH models is higher than that the GMDH ones. For example, for the GMDH and GSGMDH superior models, the values of "variance accounted for" in the test mode are calculated 73.075 and 86.408, respectively. Also, the superior model forecasts the objective function values with acceptable accuracy. For example, the correlation coefficient (R), the scatter index (SI), and the Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient (NSC) for the GSGMDH superior model in the training mode are approximated 0.913, 0.214 and 0.800, respectively. Based to the results of the sensitivity analysis, the shape factor of cross-vane structures, the ratio of the difference between the upstream and downstream flow depths to the height of the structure and the densimetric Froude number (Fd) are introduced as the most effective input parameters. An uncertainty analysis exhibits that the GSGMDH superior model has an underestimated performance.

    Keywords: Cross-Vane Structures, Scour, Group Method of Data Handling, Uncertainty Analysis, Partial derivative sensitivity analysis
  • Ramin Cham, Seyed Ali Abtahi *, Mojtaba Jafarinia, Jafar Yasrebi Pages 29-44
    Dracocephalum kotschyi is one of the most important medicinal plants of the family Lamiaceae which is endangered due to unfavorable environmental conditions. Therefore, in order to investigate the effect of biofertilizers at four levels (nitroxin, super nitroplus, biophosphorus and non-use of biofertilizer) on essential oil yield and nutrient uptake of D. kotschyi seedlings under drought stress at three levels (irrigation to completion 80, 60 and 40% of field capacity) a completely randomized design in 3 replication (each replication includes 25 pots containing one seedling) was performed in the greenhouse as a pot experiment containing cocopeat and perlite culture medium in a ratio of 1: 1. The highest amount of root nitrogen uptake (2.2 mg kg-1) and leaf nitrogen (57.5 mg kg-1) was observed in conventional irrigation treatment (irrigation treatment up to 80% of field capacity) and application of super nitroplus biofertilizer. The percentage of essential oil under mild stress increased by 77.53% compared to the control, while with the intensification of drought stress, the percentage of essential oil decreased by 94.49% compared to the control. The results of this study showed that the most increasing effect on essential oil percentage (1.1%) and essential oil yield (1.5 g plant-1) of D. kotschyi was related to inoculation with Super Nitroplus biofertilizer and mild drought stress, while cultivation of D. kotschyi under normal irrigation conditions and no biofertilizer resulted in the lowest production and yield of essential oil.
    Keywords: Drought stress, Medicinal plants, Plant growth-promoting bacteria, Plant nutrition, Volatile compounds
  • Sadegh Valeh, Baharak Motamedvaziri *, Hadi Kiadaliri, Hasan Ahmadi Pages 45-60

    One of the major challenges affecting the natural ecosystems and various aspects of human life is climate change. The effects of global warming on the hydrology and water cycle in nature are very serious, and the quantitative recognition of these effects creates more readiness to deal with its consequences. In the present study, the black box model (artificial neural network) and the semi-distributed model (SWAT) were selected and examined according to error and uncertainty. This paper employed the large-scale model (CanESM2) under scenarios RCP2.6 and RCP8.5 to investigate the effect of climate change. The results of climate change in this study showed that runoff (3-59%) and temperature (1.53-6.93 °C) have an increasing trend. In particular, this increasing trend is further exhibited by extreme values and severe floods. Also, the amount of runoff will increase by 7-11% in the upcoming period. For this reason, it is necessary to pay attention in urban studies to the increase of flood occurrence in the future.

    Keywords: Amameh watershed, ;ANN, ;Climate change, ;SWAT
  • Muhammad Nasrollahi, AliAsghar Zolfaghari *, MohammadReza Yazdani Pages 61-76

    Evaporation acts as an important component and a key control factor in land hydrological processes. In the context of global warming, pan evaporation demand is expected to increase, but the decrease in measured pan evaporation has challenged the hypothesis that climate change would increase evaporation. The main purposes of this study were (1) to investigate the existence of evaporation paradox, (2) to detect the temporal trends of pan evaporation and related climatic variables on annual time scale. In this study the data of 50 synoptic weather stations in half-west and center of Iran were used. Non-parametric tests Mann-Kendall and Sen's slope estimator were used to discover trend through time series. Results showed that pan evaporation in 10% and 28% of stations had significant (p<0.05) decreasing and increasing trend, respectively. But, trend analysis of mean temperature as source of energy required for evaporation, indicated that in 94% of the stations had increasing trend. Despite the increase in temperature in the all stations, evaporation paradox has occurred in 36% of stations and only in 10% of stations evaporation paradox was significant at 5% level (p<0.05). Data analysis in stations that had evaporation paradox ( with negative pan evaporation trend) indicated that decrease in wind speed and sunshine duration and more increasing in the minimum temperature compared to the maximum temperature, were the main climatic parameters that controlling the rate of pan evaporation. Decreasing in pan evaporation in arid and semiarid areas of Iran is important in climatic studies.

    Keywords: Evaporation paradox, Mann-Kendall, Pan evaporation. Sen's slope estimator
  • Maryam Shafaei *, Rasoul Mirabbasi Pages 77-94

    In this study, the basic features of a tree vine copula such as the ability to decompose multivariate distributions into two-dimensional distributions, its flexibility in high-dimensional problems, and the use of conditional dependencies between variables have been considered. The purpose is to use C-Vine and D-Vine structures to determine the four-dimensional probabilistic distribution function of important characteristics of precipitation events of Cremona rain station located in Italy including maximum precipitation intensity total precipitation depth, wet period duration and dry period. So that, a combination of the most suitable Archimedean and elliptical copulas families was identified to fit the pair-copulas of each of the C-Vine and D-Vine structures. The optimal combined distribution functions of C-Vine and D-Vine structures were also calculated using chain density functions and compared with the four-dimensional experimental copula of important precipitation characteristics. Finally, the accuracy of C-Vine and D-Vine tree structures in determining the combined distribution functions of important precipitation characteristics was compared. The results showed that the RDLM C-Vine structure has a minimum value of evaluation criteria RMSE = 0.029 and MAE = 0.022, as well as a maximum of P-value = 0.35 and R2 = 0.998 among all C-Vine and D-Vine structures. As a result, it has the highest accuracy for frequency analyzing the of precipitation characteristics of Cremona station in Italy.

    Keywords: Copulas, Joint distribution, pair-copula, Precipitation, Vine
  • Ardavan Zarandian *, Majid Ramezani Mehrian Pages 95-112
    Vegetation is an important factor affecting runoff, quantity and quality of water in a watershed. This study investigates the effects of vegetation reduction in the eastern watershed of Lake Urmia on two parameters of runoff and the potential for water pollution .The WWPSS model was used to simultaneously assess the three parameters. Vegetation shows a fraction of the types of grass, tree and land without vegetation that were obtained from MODIS VCF satellite images. Runoff was calculated as accumulated water budget downstream. This model also provides an indicator to determine the potential level of water pollution. The results showed that rangeland cover decreased by an average of about 32%. Also, the average runoff production increased by 2.6, 3.16, 2.9 and 3.25 percent, respectively, in the existing conditions in 4 sub-basins of Aji Chai, Qaleh Chai, Marduq Chai and Sufi Chai compared to the situation before the reduction of vegetation coverage. According to the results, the difference in water pollution potential between the baseline and existing conditions in different parts of the watershed has fluctuated in the range between -9 to15% and an average of 0.6%. This change has increased the pollution load in some places and decreased it in others; but in general, it has led to incremental changes in water pollution potential with an average of about 2.5% in the total watershed. The method used can be used to quantify and map ecosystem water changes and its application in environmental assessment and management.
    Keywords: assessment, Vegetation, Runoff, Water pollution, watershed
  • Hassan Osooli *, Ahmad Karimi, Hossein Shirani, Sayyed Hassan Tabatabaei Pages 113-128

    Recently, biochar has been considered as a soil conditioner. In research, the effect of the type and amount of biochar on soil properties has been emphasized. This field study was conducted to investigate the combined effect of type, amount and size of biochar particles on the total porosity (TP), penetration resistance (PR), mean weight diameter of aggregates (MWD) in a sandy loam texture. Factorial experiment was performed as a randomized complete block design with three factors of type, amount and biochar particle size in three replications. Wheat straw, vermicompost and apricot firewood biochard were added to the soil in 0.5, 1.5 and 3% and particle sizes of 0.5, 0.5-1 and 1-2 mm. All three biochar increased TP significantly and decreased PR significantly compared to control. Biochar type had the largest contribution in TP and PR changes. The highest TP was obtained in the wheat straw biochar treatment with 3% and particle size of 1-2 mm. The greatest decrease in PR was observed in wheat straw biochar with a value of 3% and a particle size of 0.5-1 mm. Interaction of type, amount and size of biochar particles had the largest contribution to MWD change. The largest MWD (1.22 mm) was observed in wheat straw biochar with biochar amount of 0.5% and particle size of 0.5 mm. The results showed that the amount and size of biochar particles had different effects on soil properties depending on the type of biochar.

    Keywords: Biochar particle size, Calcareous soil, Mean weight diameter of aggregates, soil physical properties
  • Arash Tafteh *, Niazali Ebrahimipak, MohammadReza Emdad Pages 129-139

    In the study , irrigation efficiency and its main equation, the depth of root development has been considered as an important and indisputable factor. Therefore, determining the exact depth of root development at different stages of plant growth is importance. In this research, by digging profiles directly, the depth of wheat root changes in Hamidiyeh, Kowsar, Atabiyeh, Yasmin Ferdows, Daryoun, Weiss, Shadegan and Hindijan regions with soils with different salinities of 7.3, 23.1, 12.8, 12.7, 4.9, 24, 10.7, 14.22 dS / m respectively, were measured at a depth of 0 to 60 cm. Also, water salinity in each of the above pilots was 1.8, 1.9, 2.5, 2.2, 1.7, 2.4, 6.4 and 3.2 dS / m, respectively. The predominant soil texture of these areas is Clay Loam and Silty Clay Loam, respectively. As the results show, the texture of these pilots is heavy and the results of this research can be generalized in the same range of soil texture. In this regard, the Borg-Grimes (1986) root development depth model was evaluated based on FAO information and indigenous information obtained from the region. The results show that FAO data cause a large error of about 176% and the use of indigenous relationships in different soil salinity classes shows that using these equations with an average error of 18% can be a more appropriate estimate of Root depth various in these areas.

    Keywords: Modeling, Root depth, Salinity, wheat