فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال پنجاه و دوم شماره 9 (پیاپی 69، آذر 1400)

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و دوم شماره 9 (پیاپی 69، آذر 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/09/16
  • تعداد عناوین: 15
|
  • شهرام محمود سلطانی* صفحات 2303-2316

    کمبود روی پس از کمبود عناصر پرمصرف گسترده ترین ناهنجاری تغذیه ای در اراضی شالیزاری است. به منظور بررسی تاثیر نوع و روش مصرف کودهای روی بر عملکرد و اجزای عملکرد برنج رقم هاشمی و روی قابل جذب در خاک های مختلف شالیزاری دچار کمبود روی، آزمایشی دو ساله و گلدانی در هوای آزاد به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در دو سال زراعی 1397 و  1398 در موسسه تحقیقات برنج کشور-رشت اجرا شد. عامل های آزمایش شامل نوع کود روی در چهار سطح (سولفات روی، اکسید روی، Zn-EDTA و بدون مصرف کود روی)، روش مصرف کود در سه سطح (مصرف خاکی، محلول پاشی سه مرحله ای در حداکثر پنجه زنی، پیش از گلدهی و آغاز رسیدن دانه و غوطه وری ریشه در محلول 5/0 درصد حاوی روی) بودند. نتایج نشان داد که تمامی منابع کودی و روش مصرف در خاک های مورد مطالعه بر بسیاری از صفات اندازه گیری شده مانند میزان روی قابل جذب خاک، ارتفاع بوته، طول خوشه، وزن هزار دانه، عملکرد دانه و عملکرد کاه و کلش تاثیر معنی دار داشتند. بیشترین مقدار افزایش روی قابل جذب خاک، ارتفاع بوته، تعداد کل پنجه، طول خوشه و عملکرد دانه و کاه رقم هاشمی به ترتیب 3 برابری، 50،10، 3/15، 80 و 68 درصدی ناشی از مصرف خاکی 20 کیلوگرم روی در هکتار از منبع سولفات روی به ثبت رسید. بنابراین می توان نتیجه گرفت در خاک های شالیزاری با کمبود روی مصرف خاکی 20 کیلوگرم روی در هکتار از منبع سولفات روی و سپس محلول پاشی سه مرحله ای می تواند سبب بهبود چشم گیر عمکرد دانه و کاه برنج رقم هاشمی شود.

    کلیدواژگان: عناصر کم مصرف، عملکرد، مصرف خاکی، محلول پاشی
  • رضا عزیزی*، محمود شفاعی بجستان صفحات 2317-2331

    به منظور محاسبه ی دبی انتقال رسوب در رودخانه ها عمدتا از معادلات تجربی استفاده می شود. متغیرهای به کار رفته در این معادلات خصوصیات جریان و رسوبات، مانند سرعت و عمق جریان، اندازه ی ذرات رسوب است. برآورد انتقال رسوب با استفاده از این معادلات نیز بر پایه ی اندازه گیری این خصوصیات صورت می گیرد. خطاهایی که در اندازه گیری های این خصوصیات رخ می دهد و در کاربردهای مهندسی معمول است، بر صحت محاسبات انتقال رسوب تاثیر می گذارد. در تحقیق حاضر، انتشار خطای موجود در خصوصیات فیزیکی ورودی و تاثیر آن در برآورد انتقال بار رسوب به صورت کمی بررسی شده است و بر اساس آن میزان حساسیت و  نقاط ضعف و قوت چهار معادله ی انتقال بار کل رسوبات شامل: معادلات انگلند و هانسن، شن و هانگ، مولیناس و وو، و یانگ و لیم تعیین شده است. از آنجایی که معادلات تجربی انتقال رسوب معادلاتی غیرخطی هستند از روش عددی مونت کارلو برای مقایسه معادلات استفاده شد. نتایج نشان می دهد که از بین عوامل فیزیکی ورودی، به ترتیب، سرعت جریان، اندازه ی ذرات رسوب، و سپس ضریب زبری بیشترین، و تغییرات عمق جریان کمترین تاثیر را بر محاسبات انتقال رسوب دارند. همچنین نتایج این تحقیق نشان می دهد که از بین چهار معادله ی مورد بررسی، معادله ی مولیناس و وو کمترین و معادله ی شن و هانگ بیشترین حساسیت را نسبت به خطای موجود در داده های خصوصیات فیزیکی ورودی دارند. در بیشتر حالات مورد بررسی، تفاوت مشاهده شده بین معادله ی شن و هانگ و معادله ی مولیناس و وو بسیار زیاد و در حدود چند صد درصد است. بنابراین توصیه می شود به‎جز در شرایطی که اندازه گیری های عوامل فیزیکی به طور دقیق انجام شده است، معادله ی شن و هانگ به منظور محاسبه انتقال رسوب و یا استفاده در مدل های هیدرودینامیکی به کار برده نشود.

    کلیدواژگان: انتقال رسوب، بار کل رسوب، انتشار خطا، حساسیت سنجی، روش مونت کارلو
  • اکبر کریمی*، عبدالامیر معزی، مصطفی چرم، نعیمه عنایتی ضمیر صفحات 2333-2344

    کاربرد بیوچار در خاک می تواند در بهبود کربن آلی و کیفیت خاک موثر باشد. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر بیوچار و بیوچار اصلاح شده با گوگرد (تهیه شده از باگاس نیشکر و بقایای ذرت) بر تغییرات کربن آلی و ویژگی های بیوشیمیایی و میکروبیولوژیکی یک خاک آهکی تحت کشت ذرت بود. این پژوهش در قالب طرح کاملا تصادفی با پنج تیمار و در چهار تکرار انجام شد. بیوچارهای بقایای ذرت و باگاس نیشکر و بیوچارهای اصلاح شده آن ها، در سطح یک درصد وزنی با نمونه خاک ترکیب شده و کشت گیاه ذرت در گلدان های  پنج کیلوگرمی انجام شد. نتایج نشان داد کاربرد بیوچار و بیوچار اصلاح شده با گوگرد سبب افزایش معنی دار کربن آلی کل (4/115- 7/56 درصد) و محلول (9/60- 3/24 درصد) خاک، تنفس میکروبی  (7/114- 0/108 درصد)، تنفس برانگیخته با سوبسترا (9/98- 5/44 درصد)، کربن زیست توده میکروبی (4/93 - 8/54 درصد)، فعالیت دهیدروژناز (7/114- 0/108 درصد) و کاتالاز (6/151- 4/105 درصد) شد. مقایسه میان دو زیست توده نشان داد بیوچار بقایای ذرت در مقایسه با بیوچار باگاس نیشکر در بهبود کربن آلی کل و محلول خاک و ویژگی های بیوشیمیایی خاک، موثرتر بود. اثر مثبت بیوچارهای اصلاح شده با گوگرد بر کربن آلی محلول، کربن زیست توده میکروبی و فعالیت کاتالاز، به طور معنی داری بیش تر از بیوچارهای اولیه بود. بیش ترین مقدار کربن آلی محلول، تنفس میکروبی پایه و تنفس ناشی از سوبسترا و همچنین فعالیت دهیدروژناز و کاتالاز مربوط به تیمار بیوچار بقایای ذرت اصلاح شده بود. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد بیوچارهای تهیه شده از بقایای ذرت و باگاس نیشکر می توانند اصلاح کننده آلی مناسبی برای بهبود ماده آلی خاک و ویژگی های بیوشیمیایی خاک باشند. افزون بر این، اصلاح بیوچار با گوگرد و تهیه بیوچار اسیدی می تواند کارایی آن در بهبود بیوشیمیایی و میکروبیولوژیکی خاک را افزایش دهد.

    کلیدواژگان: ریزجانداران خاک، زیست توده، فعالیت آنزیمی، کیفیت خاک، ماده آلی
  • نرجس بابائی کسمائی، مریم خلیلی راد*، محمود فاضلی صفحات 2345-2357

    ماده آلی از مهم ترین عوامل موثر بر ویژگی های خاک بوده و درک تاثیر آن بر انتخاب گری کاتیون های پتاسیم و کلسیم می تواند به مدیریت این دو عنصر ضروری کمک نماید. در این پژوهش تاثیر افزودن ماده آلی بر انتخابگری کاتیون های پتاسیم و کلسیم در خاک با کانی شناسی غالب ایلایت در سیستم تبادلی دوتایی بررسی شد. کود دامی به میزان 2 درصد به خاک افزوده و سپس خاک برای مدت 10 ماه در آزمایشگاه نگهداری شد. آزمایش در قدرت یونی 1/0 مولار و با استفاده از محلول هایی با اجزای هم ارز پتاسیم (ẼK) و کلسیم (ẼCa) بین 0 و 1 انجام شد. سپس ضرایب انتخابگری ونسلو (KV)، گاپون (KG) و دیویس (KD, n=2, 4, 6) و پارامترهای ترمودینامیکی با استفاده از داده های تبادلی در دو حالت با و بدون در نظر گرفتن اثر انحلال کربنات کلسیم بر مقدار کلسیم تبادلی محاسبه شدند. مقایسه همدماهای تبادلی  K-Caبا همدمای عدم ترجیح (NP) نشان داد که در خاک اولیه و تیمار شده تا 8/0ẼK≃، پتاسیم به کلسیم و سپس در ẼK های بالاتر کلسیم به پتاسیم ترجیح داده می شود. با افزایش جزء هم ارز پتاسیم در فاز تبادلی (EK) تمامی ضرایب انتخابگری افزایش یافت که نشان دهنده این است که این ضرایب ثابت های تعادلی واقعی واکنش نیستند. ثابت تعادل (Kex) کوچک تر از 1 و تغییرات انرژی آزاد استاندارد واکنش (ΔG°ex) مثبت بود که نشان دهنده ترجیح خاک برای پتاسیم نسبت به کلسیم بود. همچنین، پس از افزودن ماده آلی، Kex افزایش و ΔG°ex کاهش یافت که گویای کاهش ترجیح خاک برای پتاسیم پس از افزودن ماده آلی است. علاوه بر این، نتایج این پژوهش نشان داد که اصلاح اثر انحلال کربنات کلسیم بر مقدار کلسیم تبادلی در خاک های آهکی اثر قابل توجهی بر ضرایب انتخابگری و پارامترهای ترمودینامیکی تبادل دارد که این امر لزوم توجه به انحلال کانی های کلسیم دار خاک را در حین مطالعات تبادلی آشکار می نماید.

    کلیدواژگان: ایلایت، ثابت تعادل ترمودینامیکی، ضرایب انتخابگری، ماده آلی
  • ایمان حاجی راد، سید مجید میرلطیفی*، حسین دهقانی سانیج، ساناز محمدی صفحات 2359-2371

    ضریب گیاهی () یکی از پارامترهای بسیار مهم و ضروری در تدوین برنامه ریزی آبیاری به شمار می آید. هدف از این پژوهش برآورد ضریب گیاهی ذرت علوفه ای تحت سطوح مختلف آبیاری به روش بیلان آب خاک و ارایه معادله برآورد ضریب گیاهی بر حسب روزهای پس از کاشت (DAS) برای دوره ی تابستانه در منطقه ورامین است. در این راستا ضریب گیاهی () از تقسیم تبخیر-تعرق واقعی () به تبخیر-تعرق گیاه مرجع () محاسبه شد. برای تعیین تبخیر-تعرق واقعی گیاه () در طول دوره رشد از معادله بیلان آب خاک استفاده شد. آزمایش ها در قالب کرت های نواری خرد شده بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1398 در منطقه پیشوای ورامین اجرا شد. فاکتور اصلی شامل سه سطح تامین 100، 80 و 60 درصد نیاز آبی گیاه (1I، 2I و3I) و فاکتور فرعی شامل دو سطح مدیریت آبیاری پالسی(P) و پیوسته (C) بودند. مقادیر تبخیر-تعرق واقعی محاسبه شده از روش بیلان آب خاک برای سطوح مختلف آبیاری از 5/242 تا 6/319 متغیر بود. هم چنین میزان آب مصرفی در طول دوره رشد برای تیمار آبیاری کامل و تیمارهای کم آبیاری در محدوده 325 و 195 میلی متر بود. مقادیر میانگین ضرایب گیاهی مراحل ابتدایی، میانی و انتهایی رشد برای تیمارهای آزمایشی آبیاری کامل به ترتیب 27/0، 04/1 و 89/0 به دست آمد. برای تیمارهای کم آبیاری نیز مقادیر ضرایب تنش آبی در طی دوره رشد محاسبه گردید. بررسی آماری بین مقادیر تبخیر-تعرق برآوردی با استفاده از ضرایب گیاهی حاصل از معادله ارایه شده در پژوهش حاضر و ضرایب تنش آبی و مقادیر تبخیر-تعرق واقعی حاصل از روش بیلان آب خاک حاکی از دقت قابل قبول معادله و ضرایب ارایه شده در منطقه مطالعاتی داشت. بنابراین برای برآورد هرچه دقیق تر تبخیر-تعرق گیاه ذرت علوفه ای در منطقه مورد نظر می توان از معادله ضریب گیاهی ارایه شده در این پژوهش استفاده نمود.

    کلیدواژگان: تبخیر-تعرق واقعی، فائو- پنمن- مانتیث، آبیاری قطره ای پالسی، سطوح آبیاری
  • معصومه ایزد پناه، محمود شعبانپور شهرستانی*، سپیده ابریشم کش، ایرج باقری صفحات 2373-2381

    طرح تجهیز و نوسازی اراضی، یک راهکار حفاظتی جهت ایجاد شیب یکنواخت جهت یکپارچه سازی، تسهیل آبیاری و زهکشی اراضی شالیزاری است. علی رغم اثرات مثبت این طرح موجب تخریب ویژگی های فیزیکی خاک می شود. هدف این پژوهش بررسی اثرات تجهیز و نوسازی اراضی بر ویژگی های فیزیکی خاک می باشد، این کار با مقایسه اراضی سنتی و تجهیز شده، دو منطقه بالاگفشه و لیموچاه در منطقه لشت نشاء  استان گیلان که به ترتیب دو و پنج سال است که از زمان تجهیز و نوسازی آن گذشته است انجام شد. تعداد 20 نمونه به روش شبکه ای به ابعاد 20×20 متر از عمق 20-0 سانتی متر از هر زمین و در مجموع 80 نمونه برداشته شد. درصد شن، سیلت و رس، جرم مخصوص ظاهری، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، رطوبت اشباع خاک، مقاومت فروروی و کربن آلی اندازه گیری شد. مقایسه میانگین با استفاده از آزمون t نمونه های مستقل و نرم افزار SPSS انجام شد. نتایج مقایسه میانگین بیانگر افزایش معنی دار درصد رس، جرم مخصوص ظاهری، مقاومت فروروی در اراضی تجهیز شده لیموچاه بود، لیکن در منطقه بالاگفشه نتایج عکس آن مشاهده شد. به طورکلی نتایج بیانگر آن بود که تغییرات ناشی از تجهیز و نوسازی اراضی مانند تغییر توزیع اندازه ذرات، تخریب ساختمان و تراکم خاک بدون اعمال مدیریت مناسب پس از اجرای طرح و تنها با تکیه بر نقش عامل زمان به برگشت پذیری ویژگی های خاک تعدیل نمی گردد. اعمال مدیریت مناسب مانند کشت گیاهان پوششی و بازگرداندن آن به خاک مانند منطقه بالاگفشه می تواند موجب بهره برداری از منافع طرح یکپارچه سازی اراضی شود و اثرات مخرب حاصل از آن را هم کنترل کند.

    کلیدواژگان: ساختمان خاک، خاکبرداری، کشت برنج، یکپارچه سازی اراضی
  • مبین افتخاری، سید احمد اسلامی نژاد، علی حاجی الیاسی، محمد اکبری* صفحات 2383-2397

    آب های زیرزمینی یکی از مهم ترین منابع با ارزش برای استفاده جوامع، کشاورزی و صنایع هستند. در مطالعه حاضر، سه مدل هوش مصنوعی جدید شامل مدل آدابوست واقعی بهبود یافته (MRAB)، مدل بگینگ (BA) و مدل جنگل چرخشی (RF) توسط مدل طبقه بندی کننده پایه درخت عملکردی (‏FT) ‏برای پیش بینی مناطق بالقوه آب های زیرزمینی در منطقه دشت بیرجند توسعه داده شده اند. لذا جهت پیاده سازی، داده های ژیوهیدرولوژیکی 37 حلقه چاه آب زیرزمینی و 10 عامل توپوگرافی، هیدرولوژی و زمین شناسی مورد استفاده قرار گرفت. عملکرد این مدل ها با استفاده از سطح زیر منحنی (AUC) و سایر شاخص های آماری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر چند تمامی مدل های ترکیبی توسعه داده شده در این تحقیق دقت پیش بینی را افزایش دادند، اما مدل MRAB-FT (742/0‏AUC=)‏ دقت بالاتری را در پیش بینی مناطق بالقوه آب های زیرزمینی در منطقه دشت بیرجند دارد. تهیه نقشه دقیق از مناطق بالقوه آب زیرزمینی، با حفظ تعادل بین مصرف و بهره برداری، به تغذیه مناسب آبخوان برای استفاده بهینه از منابع آب زیرزمینی کمک خواهد کرد.

    کلیدواژگان: پتانسیل آب زیرزمینی، هوش مصنوعی، مناطق نیمه خشک
  • عبدالله بهمنش، اصلان اگدرنژاد*، سالومه سپهری صفحات 2399-2413

    گلرنگ یکی از گیاهان روغنی مهم به شمار می رود که تحت تنش آبی عملکرد آن کاهش می یابد. بنابراین تعیین واکنش آن نسبت به مقادیر مختلف آب آبیاری بسیار حایز اهمیت است. از این رو، در این پژوهش به ارزیابی مدل گیاهی AquaCrop برای شبیه سازی عملکرد، زیست توده و بهره وری آب گیاه گلرنگ تحت مدیریت های مختلف آب آبیاری در کرمانشاه پرداخته شد. بدین منظور، آبیاری قطره ای سطحی در سه سطح (T1، T2 و T3 به ترتیب نشان دهنده تامین 100، 66 و 33 درصد نیاز آبی)، آبیاری جویچه ای در سه سطح (T4: تامین 100 درصد نیاز آبی، T5: اعمال 50 میلی متر آب آبیاری در یک نوبت در دوره گلدهی و T6: شرایط دیم) و آبیاری قطره ای زیر سطحی با تامین 100 درصد نیاز آبی گیاه (T7) به عنوان تیمارهای این پژوهش در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که دقت این مدل برای شبیه سازی عملکرد (NRMSE<0.2)، زیست توده (NRMSE<0.2) و بهره وری آب (NRMSE<0.3) به ترتیب در دسته های خوب، خوب و متوسط قرار داشت. همچنین خطای این مدل برای شبیه سازی عملکرد، زیست توده و بهره وری آب به ترتیب برابر با 22، 12 و 23 درصد بود. کارایی این مدل برای سه پارامتر مذکور مطلوب بود به طوری که مقادیر EF برای این سه پارامتر بیشتر از 5/0 به دست آمد. با توجه به این نتایج، استفاده از مدلAquaCrop  برای شبیه سازی گلرنگ پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: آبیاری جویچه ای، آبیاری قطره ای، تنش آبی، مدل سازی گیاهی، نیاز آبی
  • جواد سرحدی، صابر حیدری*، مهری شریف صفحات 2415-2425

    پژوهش حاضر با هدف ارزیابی کاربرد تلفیقی کود مرغی و اوره در تولید پیاز در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار و طی سال های 1397 و 1398 اجرا شد. تیمارهای پژوهش عبارت بودند از: 1-شاهد (عرف منطقه، 276kg/ha N) 2-حد بهینه توصیه شده نیتروژن برای محصول منطقه(184kg/ha N)+مصرف بهینه سایر عناصر غذایی 3-مصرف نیتروژن 25% بیشتر از حد بهینه+مصرف بهینه سایر عناصر غذایی، 4-مصرف نیتروژن 25% درصد کمتر از حد بهینه+پنج تن کود مرغی در هکتار+مصرف بهینه سایر عناصر غذایی و 5-مصرف نیتروژن 25% کمتر از حد بهینه+ده تن کود مرغی در هکتار+مصرف بهینه سایر عناصر غذایی. نتایج نشان داد که اثرات تیمارهای کود بر عملکرد، غلظت سایر عناصر و یاقیمانده نیترات در سوخ و برگ پیاز در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود. تیمار شاهد دارای کمترین عملکرد (3/43 تن در هکتار) و بیشترین باقیمانده نیترات در سوخ و برگ (به ترتیب3/184 و 2/571 میلی گرم در کیلوگرم ماده خشک) و کمترین غلظت پتاسیم، آهن، روی و منگنز بود. همچنین تیمار پنج بیشترین عملکرد (1/25 درصد افزایش نسبت به شاهد) را نشان داد و اختلاف معنی داری در عملکرد در دو تیمار چهار و پنج مشاهده نشد. کمترین میزان نیترات سوخ در تیمار چهار بود که نسبت به تیمارهای یک، دو، سه و پنج به ترتیب 9/69، 7/21، 3/43 و 4/3 درصد کمتر بود. از نظر اهمیت اقتصادی، کاربرد تیمار چهار ضمن کاهش 50 درصدی مصرف کود اوره و در نتیجه کاهش نیترات سوخ به کمتر از حد بحرانی و افزایش 18 درصدی محصول، درآمدی حدود 11 درصد بیشتر نسبت به تیمار شاهد (عرف منطقه) را موجب گردید.

    کلیدواژگان: اوره، پیاز، نیترات، سوخ و برگ پیاز
  • کیمیا نادری، مه نوش مقدسی*، اشکان شکری، فرشاد احمدی صفحات 2427-2440

    در سال های اخیر با توسعه روش های آماری و کاربرد ریاضیات پیشرفته ساختار وابستگی موجود در پدیده های حدی نظیر خشکسالی مورد توجه قرار گرفته است. در مطالعه حاضر تحلیل چندمتغیره خشکسالی های ایستگاه سینوپتیک اراک با استفاده از شاخص SPEI و توابع مفصل و اثر طول دوره آماری بر احتمال وقوع خشکسالی بررسی گردید. بدین منظور داده های بارش و دمای مشاهداتی و شبکه ای پایگاه اقلیمی جهانی (CRU) برای ایستگاه منتخب جمع آوری و دو دوره آماری 100 و 37 ساله برای این تحقیق انتخاب شده است. سپس خصوصیات مدت و شدت خشکسالی در مقیاس های زمانی مختلف (1، 3، 6، 9 و 12ماهه) استخراج و ساختار وابستگی موجود در بین مشخصه ها با استفاده از ضرایب همبستگی اسپیرمن و تاو کندال بررسی و مشخص گردید که بجز در مقیاس یک ماهه، در سایر مقیاس های زمانی همبستگی معناداری بین مشخصه ها وجود دارد. پس از تعیین بهترین توزیع حاشیه ای، پنج تابع مفصل برای ایجاد توزیع دو متغیره شدت و مدت خشکسالی برازش داده شد. نتایج نشان داد که در ایستگاه اراک برای هر دو دوره آماری 100 و 37 ساله به ترتیب مفصل کلایتون و گامبل- هوگارد به دلیل دارا بودن بیشترین مقدار NS و کمترین مقدار NRMSE بهترین عملکرد را داشته و برای ایجاد توزیع های دومتغیره شدت و مدت خشکسالی انتخاب شدند. همچنین نتایج حاکی از آن بود که دوره آماری 37 ساله برای برررسی خشکسالی ها با شرط "یا" مناسب بوده اما در حالت "و" و تشدید خشکسالی ها، دوره بازگشت توام نزدیک به 45 سال می رسد. بنابراین پیشنهاد می شود که از دوره آماری 100 ساله برای تحلیل خشکسالی های منطقه مورد مطالعه استفاده شود.

    کلیدواژگان: پایگاه اقلیمی جهانی، توزیع حاشیه ای، ساختار وابستگی، مشخصه های خشکسالی
  • فهیمه میرزائی ندوشن، امید بزرگ حداد* صفحات 2441-2445

    رودخانه های فرامرزی منابع آب مشترک با اهمیتی هستند که می توانند مجموعه منافع در زمینه های اجتماعی، اقتصادی، زیست محیطی و سیاسی برای همه کشورهای ساکن در حوضه به همراه آورند. مجموعه سودهای به دست آمده از همکاری بین کشورها برای رسیدن به نقطه تعامل پایدار مطلوب بسیار موثر است که در بسیاری از تحقیقات پیرامون این زمینه مورد توجه قرار نمی گیرد. در این تحقیق یک مدل بر پایه نظریه بازی تکاملی ارایه شد که در آن راهبرد های کشورها در بهره برداری از رودخانه فرامرزی تحلیل و ارزیابی شد. همچنین راهبرد های پایدار تکاملی (ESS) بررسی و رفتار کشورها براساس تغییرات سودهای دریافتی آن ها تحلیل شدند. این مدل برای یک حوضه دارای سه کشور ساکن به کار برده شد و چارچوبی برای شناخت رفتار و مدیریت منافع کشورها بسته به این که بالادست یا پایین دست هستند، فراهم کرد. در انتها شبیه سازی عددی برای بررسی فرآیند تکاملی راهبرد ها و تاثیر پارامترها بر تعاملات بین کشورها اجرا شد. نتایج شبیه سازی نشان دهنده اثر قابل ملاحظه بسته سودهای کشور بالادست (سودهای غیر از سود بهره برداری از آب رودخانه) بر تعاملات بین کشورها و نقطه پایدار راهبردی نهایی بود. بسته سودهای دریافتی کشور بالادست حاصل از همکاری با کشورهای پایین دست به مقدار 1-، 2-، 2 و 5 درصد نسبت به مقدار سود آبی حاصل از عدم همکاری کشور بالادست تغییر داده و سرعت همگرایی احتمال عدم همکاری یا همکاری کشور بالادست بررسی شد. نتیجه شد حتی افزایش یک درصدی در بسته سودها نسبت به مقدار سود آبی می تواند منجر به همکاری سه جانبه کشورها شود. از این رو می توان استدلال کرد که در مسئله تخصیص آب رودخانه های فرامرزی توجه به نقش سایر منافع کشورها به غیر از منافع آبی می تواند جواب مسئله تخصیص را تحت تاثیر قرار دهد. این نتایج می تواند راهنمایی نظری برای کشورهای ساکن در حوضه یک رودخانه فرامرزی برای تعامل و همکاری با یکدیگر باشد.

    کلیدواژگان: رودخانه فرامرزی، نظریه بازی تکاملی، راهبرد پایدار، بازی سه طرفه
  • امید آسیایی، مجتبی کریمایی طبرستانی*، ابوالفضل سلطانی، مقداد پایان صفحات 2457-2470

    هدف از این تحقیق بررسی و تحلیل نتایج حاصل از آزمایشات فیزیکی بر روی نمونه های رسوب برداشت شده از مخزن سد لتیان در استان تهران می باشد. پس از انجام عملیات پیمایش و بازدید از مخزن سد لتیان، 8 نقطه مهم جهت برداشت نمونه سطحی تعیین شد و بر روی این رسوبات آزمایش های متداول مکانیک خاک شامل دانه بندی، وزن مخصوص و سه محوری جهت تعیین پارامترهای مقاومتی خاک و تحکیم انجام شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که با نزدیک شدن از لبه های مخزن سد به سمت دیواره سد، درصد رطوبت خاک به میزان بیش از 2 برابر افزایش می یابد. علت این موضوع ریزدانه تر شدن اندازه دانه های خاک است بطوریکه درصد رس و لای موجود در نزدیکی محور سد، بیش از 89 درصد بوده است. با توجه به نتایج آزمایش تراکم و با استفاده از معادلات تجربی مشخص شد که بعد از گذشت 100 سال از ته نشست رسوبات در مخزن سد لتیان، جرم مخصوص ظاهری خشک رسوبات برابر با 128/1گرم بر سانتیمتر مکعب خواهد شد. همچنین، با توجه به نتایج آزمایشات سه محوری مشخص شد که مقادیر چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی در نهشته های مخزن(خاک) سد لتیان به ترتیب برابر با مقادیر 51/0 کیلوگرم بر سانتی مترمربع و °1/26 می باشد.

    کلیدواژگان: سد لتیان، رسوبگذاری مخزن، خصوصیات ژئوتکنیکی، آزمایش سه محوری، آزمایش تراکم
  • یاور کریمی، جلیل هلالی*، بابک مهدی آزاد، اقدس خداکرمی، مژگان میرزایی، سیده مریم محمدی صفحات 2471-2483

    محل دفن زباله اصطلاحا  مدفن زباله یا پسماند نامیده می شود که یکی از روش های دفع استاندارد زباله محسوب می گردد. تجمع شیرابه در مدفن زباله می تواند از طریق نفوذ در آبخوان بر منابع آب های زیرزمینی پایین دست تاثیرات منفی بگذارد. در این مطالعه سعی گردید با استفاده از فناوری مقاومت ویژه الکتریکی با دو روش سونداژ الکتریکی قایم و توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی به ترتیب پتانسیل نفوذ شیرابه و پولوم آلودگی ناشی از حوضچه شیرابه در داخل و بیرون مدفن زباله مورد بررسی قرار گیرد. به این منظور، در فاصله 60 و 580 متری از حوضچه شیرابه اقدام به برداشت داده های سونداژ الکتریکی قایم با طول فرستنده 200 متر و توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی به طول 120 متر و فواصل الکترودی 2 متری گردید. بررسی داده های ژیوتکنیکی و سونداژ الکتریکی قایم منطقه مورد مطالعه نشان دهنده وجود لایه نفوذناپذیر با تناوبی از لایه های رسی-مادستونی و آهکی-مارنی است که در اعماق حدود 15-10 متری درصد رس بیشتر می شود. بررسی داده های توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی در پروفیل شماره 1 نشان می دهد در فاصله 32 تا 76 متری از ابتدای پروفیل منطقه ای با مقاومت الکتریکی پایین تا عمق حدود 9 متری وجود دارد که نشان دهنده ناحیه نفوذ شیرابه است ولی در بخش های دیگر پروفیل نفوذ عمقی شیرابه به دلیل لایه نفوذناپذیر مادستونی و سیلت استونی دیده نمی شود. این در حالی است که در پروفیل شماره 2 وجود لایه نفوذناپذیر مانع از انتقال شیرابه به پایین دست و اعماق پایین تر شده است که این امر نشان دهنده انتخاب مناسب محل دفن پسماند است. بنابراین برخلاف آنچه که در برداشت های تک بعدی دیده می شود منطقه مورد مطالعه در حالت دوبعدی از نظر نفوذپذیری به شیرابه همگن نیست ولی وجود لایه نفوذناپذیر مانع از انتقال عمقی شیرابه به آبخوان شده است.

    کلیدواژگان: مدفن زباله، توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی، سونداژ الکتریکی قائم، شیرابه
  • رضا مقصودی، جهانگیر عابدی کوپایی*، رسول میرعباسی نجف آبادی صفحات 2485-2499

    رودخانه از مهمترین منابع برداشت آب جهت شرب وکشاورزی می باشد. از این رو ارزیابی و مدلسازی کیفیت آب رودخانه ها و بررسی تاثیرات کیفی آن بر زندگی انسان، جانداران و محیط زیست غیر قابل انکار است. در این پژوهش، کیفیت آب رودخانه بهشت آباد با استفاده از مدل شبیه سازی QUAL2Kw، شبیه سازی شد. کیفیت آب این رودخانه در دو سرشاخه تشکیل دهنده آن، با طراحی دو سناریو جهت بهبود آن در پایین دست، تحلیل گردید. پارامتر های کیفی شبیه سازی شده (دما، EC، TS، DO، BOD، COD، pH، نیترات، اورتوفسفات، آمونیوم و کلیفرم مدفوعی) در دو سناریو با دبی متفاوت شبیه سازی شدند. نتایج نشان می دهد با جلوگیری از تخلیه آب رودخانه های بالادست (کیار و جونقان) به دلیل آلودگی زیاد و همچنین اضافه شدن آب چشمه باغ رستم در ادامه مسیر، کیفیت آب این رودخانه در پایین دست بهبود خواهد یافت. از جمله غلظت BOD از مقدار 32/7به 23/4 mg/L، غلظت پارامتر COD از 30/19 به mg/L12، غلظت پارامتر DO از 9/4 به mg/L 9/5  و غلظت پارامتر کلیفرم مدفوعی از 1500 به MPN/100 mL160 بهبود خواهد یافت.

    کلیدواژگان: رودخانه بهشت آباد، برداشت آب، کیفیت آب، آلودگی، QUAL2K
  • عظیم عشایری*، ناصر مهردادی، تقی عبادی صفحات 2501-2514

    رودخانه ها به عنوان شریان های حیات بخش زمین، نقش تعیین کننده ای را در تنظیم رفتارهای عملکردی اکوسیستم های مرتبط و پشتیبانی از زندگی انسان ها بر عهده دارند.با توجه به اهمیت موضوع، در تحقیق حاضر با هدف بررسی شرایط سلامت و زنده مانی رودخانه ها و آگاهی از پتانسیل آسیب پذیری آنها،در چارچوب رویکرد مبتنی بر شاخص پایدار-مدار و بستر-محور، از نرخ اکسیژن خواهی رسوب (SOD) و فاکتورهای وابسته به آن شامل بافت، توزیع ذرات ریزدانه، مواد مغذی (کل مواد آلی) همراه با برخی پارامترهای پایه ی آب رودخانه استفاده بعمل آمده است. نمونه های موردنیاز از 9 ایستگاه واقع بر رودخانه ی کرخه، در محدوده ی زون های هدف، برداشت گردید. سپس، آزمایش های لازم با استفاده از تجهیزات مدرن و روش های استاندارد انجام گرفت و داده های SOD با در نظر گرفتن روابط و پارامترهای دخیل، محاسبه و آنالیز شدند. نتایج نشان داد که دامنه ی تغییرات SOD بین 71/0 تا 74/1 g O2/m2/day قرار دارد. همچنین، یک معادله ی تجربی برای استفاده در منطقه ی پروژه با بهره گیری از برنامه ی MATLAB پیش بینی و کلاس های کیفی مختلف تعریف گردید. خروجی مطالعات بیانگر آن شد که تناسب کیفی و شرایط سلامت رودخانه در کلاس های B و C واقع می باشد. علاوه بر آن، هرچه میزان غلظت مواد مغذی رسوبات زیادتر و دانه بندی ذرات آنها ریزتر می شود، به تبع آن، نرخ SOD نیز افزایش می یابد. نرخ کاهش بار آلودگی از منشا، تحت یک سری اقدامات موثر BMPs در دامنه ای از 15 تا 66 درصد نیز از خروجی های این تحقیق بوده است. در نهایت، یافته های حاصل از این مطالعه، به عنوان یک ابزار تشخیصی سریع، می تواند سیاستگزاران، متولیان و ذینفعان منابع آب منطقه را در جهت حفظ شرایط سلامت سامانه ی رودخانه ای، با تمرکز بر مدیریت موثر زهاب ها و پساب ها، و انتخاب مناسب مکان های تخلیه، یاری نماید.

    کلیدواژگان: نرخ SOD، رویکرد بستر-محور، سلامت رودخانه، اکوسیستم آبی، زیرحوضه ی کرخه
|
  • Shahram Mahmoudsoltani * Pages 2303-2316

    Zinc deficiency is the most widespread soil nutritional disorder of the paddy fields that its management is more complex due to its influence on soil properties, and therefore, requires knowledge of the proper application rates, fertilizer types, and application methods in various soil conditions. The current two-year outdoor pot experiment study was conducted to explain the effect of Zn fertilizers types and application methods on the morphological characters, yield, and yield component of the Hashemi rice variety. The three factors factorial experiment was conducted in a completely randomized block design with three replications at the rice research institute of Iran in 2018-2019. The experimental factors were: Zn fertilizer types (four levels), application methods (three levels), and Zn deficit paddy soils (four levels). The results indicated that all fertilizer types and application methods significantly influenced the measured plant and soil characters. The most effective treatments on soil available Zn, plant height, total tiller numbers, panicle length, grain yield was the soil application of 20 kg Zn ha-1 in the source of Zn Sulphate by around 8.6 times, 10, 50, 29.3 and 50%, respectively, and also for straw yield was the three stages Zn foliar application in the rate of 0.5% in the source of Zn Sulphate by about 50%. Thus, it can be concluded that despite the various soil characters of the studied paddy fields, the soil application of 20 kg Zn ha-1 followed by the three stages Zn foliar application at the rate of 0.5% both in the source of Zn Sulphate can enhance the rice grain and straw yield considerably.

    Keywords: micronutrients, yield, soil broadcasting, Foliar Application
  • Reza Azizi *, Mahmood Shafai Bejestan Pages 2317-2331

    In order to estimate the sediment transport discharge in rivers, empirical equations commonly are used. Variables of these equations are flow and sediment properties, such as flow depth and velocity, sediment grain size, or other properties. Estimation of sediment transport by using these equations is based on the measurement of the physical properties. In engineering applications, measuring errors of these properties affect the accuracy of sediment fluxes. The present study quantifies error propagation from the input properties and investigates its effect on the sediment transport calculations. This analysis determines the sensitivity, strengths and weaknesses of four total load equations, including: Engelund and Hansen, Shen and Hung, Molinas and Wu, and Yang and Lim. Due to non-linearity of most of the sediment transport equations, a Monte Calro numerical method is used to compare these equations. Results show that among the input physical properties, flow velocity, sediment grain size, and roughness coefficient mostly affect the sediment fluxes, respectively. Variation of flow depth has the least effect on sediment transport estimations. Results also show that among four investigated equations, Molinas-Wu and Shen-Hung equations are the least and most sensitive to the errors in the input physical data, respectively. In most cases the deference between the Shen-Hung and Molinas-Wu equations is very high and about several hundred percent. Hence, it is recommended not to use the Shen-Hung equation for sediment flux estimation or in hydrodynamic models, except if the physical properties are measured with precision.

    Keywords: sediment transport, total sediment load, error propagation, Sensitivity analysis, Monte Carlo method
  • Akbar Karimi *, Abdolamir Moezzi, Mostafa Chorom, Naeimeh Enayatizamir Pages 2333-2344

    Biochar application to soil improve organic carbon and soil quality. The objective of this study was to investigate the effect of biochar and sulfur modified biochar (prepared from sugarcane bagasse and corn residue) on changes in organic carbon and biochemical and microbiological characteristics of a calcareous soil under corn cultivation. This study was conducted in a completely randomized design with five treatments and four replications. Corn residue and sugarcane bagasse biochar and their modified biochar were mixed at 1% (w/w) with the soil sample, and corn was grown in 5 kg pots. The results indicated that the application of biochar and biochar modified with sulfur caused a significant increase in total (56.7-115.4%) and dissolved organic carbon (24.3-60.9%) of the soil, microbial basal respiration (43.8-85.8%), substrate-induced respiration (44.5-98.9%), microbial biomass carbon (54.8-93.4%), dehydrogenase (108.0-114.7) and catalase (105.4-151.6%) activity. Comparison between the two feedstock has revealed that corn residue biochar was more effective in improving total and dissolved organic carbon and soil biochemical attributes than sugarcane bagasse biochar. The positive impact of sulfur-modified biochar on dissolved organic carbon, microbial biomass carbon and catalase activity was significantly greater than the raw biochar. The greatest value of dissolved organic carbon, microbial basal respiration, and substrate induced respiration as well as dehydrogenase, and catalase activity, were related to the biochar treatment of modified corn residue. In general, the results of this study demonstrated that biochar derived from corn residue and sugarcane bagasse could be a suitable organic amendment to improve soil organic matter and soil biochemical properties. In addition, modification of biochar with sulfur and production of acidic biochar can increase its efficiency in improving soil microbial activity.

    Keywords: Enzyme activity, Feedstock, organic matter, soil microorganisms, Soil quality
  • Narjes Babaei Kasmaei, Maryam Khalili Rad *, Mahmood Fazeli Sangani Pages 2345-2357

    Organic matter is one of the most important factors affecting soil properties, and understanding its effect on potassium and calcium selectivity can help the management of these two essential nutrients. This study examined the effect of organic matter on potassium and calcium selectivity in a binary exchange system in soil with dominant illite mineralogy. Organic matter was added to soil at a rate of 2%, and then the soil was incubated for ten months. The experiment was performed at an ionic strength of 0.1 M using solutions with a different equivalent fractions of potassium (ẼK) and calcium (ẼCa) between 0 and 1. Then Vanselow (KV), Gapon (KG) and Davis (KD, n = 2, 4, 6) selectivity coefficients and thermodynamic parameters including exchange equilibrium constant (Kex) and free energy changes of the exchange reaction (ΔG°ex) were calculated using exchange data with and without considering the effect of calcium carbonate dissolution on exchangeable calcium values. Comparison of K-Ca exchange isotherms with non-preference isotherm (NP) showed that potassium was preferred over calcium up to ẼK≃0.8, before and after adding organic matter, however at higher ẼK, calcium was preferentially selected. All selectivity coefficients increased with increasing equivalent fraction of potassium in the exchange phase (EK), which indicates that these selectivity coefficients are not true equilibrium constants. Moreover, Kex was less than 1, and ΔG°ex was positive, indicating a preference for potassium over calcium by soil. Also, after the addition of organic matter Kex, increased, and ΔG°ex decreased, indicating a decrease in soil preference for potassium. In addition, results showed that considering the effect of calcium carbonate dissolution on exchangeable calcium value has a significant impact on selectivity coefficients and thermodynamic parameters of exchange in calcareous soil. This highlights the need to pay attention to the dissolution of calcium-containing minerals in the soil during exchange studies.

    Keywords: Illite, Thermodynamic equilibrium constant, Selectivity coefficients, organic matter
  • Iman Hajirad, Seyed Majid Mirlatifi *, Hossein Dehghanisanij, Sanaz Mohammadi Pages 2359-2371

    The Crop coefficient (Kc) is one of the most important parameters in irrigation scheduling. The purpose of this study is to determine silage maize Kc under different irrigation levels using the soil water balance method and presenting the equations for estimating silage maize crop coefficients in terms of the days after sowing during the summer growing season in the Varamin region. The Kc was calculated from the division of actual evapotranspiration (ETa) to reference evapotranspiration (ETo). Soil water balance equation was used to determine silage maize ETa during the growing season. An experiment in the form of split-strip plots based on a randomized complete block design with three replications was conducted in 2019. The main factor included three levels of irrigation, supplying 100, 80, and 60% of maize water requirement (I1, I2, and I3, respectively) and the sub-main factor included two types of irrigation management: pulsed (P) and continuous (C). The value of ETa calculated from the soil water balance method for different treatments ranged from 319.6 to 242.5 mm. Also, the value of irrigation depth during the growing season for full and deficit irrigation treatments ranged from 325 to 195 mm. The mean values of silage maize crop coefficient for initial, middle and final growing stages of full irrigation treatments were 0.27, 1.04, and 0.89, respectively. The water stress coefficients were calculated for deficit irrigation treatments during the growing season. Statistical analysis between ETc calculated from Kc values obtained from the proposed equation in this study and Ks values and Eta obtained from the water balance method indicated that the proposed Kc equation and Ks values in this study have good accuracy in the research area. Therefore, the extracted Ks and proposed Kc equations can be used to estimate silage maize evapotranspiration in the studied region with good accuracy.

    Keywords: actual evapotranspiration, pulsed drip irrigation, FAO-Penman-Monteith, irrigation levels
  • Masoomeh Izadpanah, Mahmoud Shabanpour *, Sepideh Abrishamkesh, Iraj Bagheri Pages 2373-2381

    Land leveling is a conservation solution to create a uniform slope to integrate, facilitate irrigation and drainage of paddy lands. Despite the positive effects of land leveling, it destroys the physical properties of the soil. The purpose of this study was to investigate the impact of land leveling on the physical characteristics of the soil. This work compares traditional and leveled lands, Balagafsheh and Limuchah areas, which have been leveled for two and five years, respectively. A total of 80 samples were taken, 20 soil samples from each traditional and land leveled plot in the two areas at depth of 0-20 cm by a grid method with dimensions of 20 by 20 meters.  Mean comparison was performed using an independent t-test and SPSS software. The results of comparing the mean showed a significant increase in the percentage of clay, bulk density, penetration resistance in the leveled lands of Limuchah, but in Balagafsheh area, the opposite results were observed. In general, the results indicated changes due to land leveling, such as changes in particle size distribution, structure destruction, and soil compaction without proper management after the implementation of the project, and the reversibility of soil properties is not adjusted solely by relying on the role of the time factor.. Proper management practices such as growing cover crops and returning them to the soil, such as the Balagafsheh area, can exploit the benefits of the land consolidation plan and control the destructive effects of it.

    Keywords: Soil structure, Excavation, Rice cultivation, land integration
  • Mobin Eftekhari, Seyed Ahmad Eslaminezhad, Ali Haji Elyasi, Mohammad Akbari * Pages 2383-2397

    Groundwater is one of the most valuable resources for communities, agriculture, and industry. In the present study, three new artificial intelligence models, including Modified Real AdaBoost (MRAB), Bagging model (BA), and Rotation Forest model (RF), have been developed by the Functional Tree Base Classifier (FT) model to predict groundwater potential in Birjand plain area. Therefore, for implementation, geo-hydrological data of 37 groundwater wells and ten factors of topography, hydrology, and geology were used. The performance of these models was evaluated using the area under the curve (AUC) and other statistical indicators. The results showed that although all the hybrid models developed in this study increased the prediction accuracy, MRAB-FT model (AUC = 0.742) has higher accuracy in predicting potential groundwater areas in Birjand plain. Accurate mapping of groundwater potential areas while maintaining a balance between consumption and operation will help feed the aquifer for optimal use of groundwater resources.

    Keywords: Groundwater Potential, Artificial Intelligence, Semi-arid areas
  • Abdollah Behmanesh, Aslan Egdernezhad *, Saloome Sepehri Pages 2399-2413

    Safflower is one of the most important oily plants whose yield decreases under water stress. Therefore, determining its response to different amounts of irrigation is very important. Hence,  the AquaCrop model for simulating safflower under different amounts of irrigation water was evaluated in this research. For this purpose, surface drip irrigation at three levels (T1, T2, and T3 represent 100, 66, and 33% of water requirement, respectively), furrow irrigation at three levels (T4: 100% water supply, T5: application of 50 mm of water at one time during flowering and T6: rainfed), and subsurface drip irrigation (T7) were considered. The results showed that the accuracy of this model for simulating yield (NRMSE <0.2), biomass (NRMSE <0.2) and water productivity (NRMSE <0.3) were in the categories of good, good and medium, respectively. In addition, the error of this model for simulating yield, biomass and water productivity was 22, 12, and 23%, respectively. AquaCrop efficiency was optimal for the three parameters so that the EF values ​​for these three parameters were more than 0.5. According to these results, the use of the AquaCrop model to simulate safflower is recommended.

    Keywords: Crop Modeling, Drip Irrigation, Furrow Irrigation, Water requirement, water stress
  • Javad Sarhadi, Saber Heidari *, Mehri Sharif Pages 2415-2425

    This study was conducted to evaluate the application of poultry manure and urea fertilizer in onion in the randomized complete block design with three replications during 2018 and 2019. The treatments were:1-Control (276 kg/haN), 2-Recommended optimal nitrogen limit for the region crop (184 kg/haN)+Optimal consumption of other nutrients, 3- nitrogen consumption 25% more than the optimal limit+Optimal consumption of other nutrients, 4-Consumption of nitrogen 25% less than the optimal limit+five t/ha of poultry manure+optimal consumption of other nutrients and 5-Consumption of nitrogen 25% less than the optimal limit+tent/ha of poultry manure+Optimal consumption of other nutrients. The results showed that the effects of treatments on yield, the concentration of other elements, and nitrate residuals in onion bulbs and leaves were significant at the level of 1% probability. The control had the lowest yield (43.3t/ha) and the highest nitrate residuals (184.3 and 571.2mg/kg, respectively) and the lowest concentrations of potassium, iron, zinc, and manganese in bulbs and leaves. Also, treatment five showed the highest yield (25.1% increase compared to the control), and no significant difference in yield was observed between treatments four and five. The lowest nitrate residuals in bulbs were in treatment four, which was 69.9%, 21.7, 43.3, and 3.4% less than treatments one, two, three, and five, respectively. The application of treatment four, while reducing the consumption of urea fertilizer by 50% and as a result of reducing nitrate in bulbs to less than the critical level and increasing the yield by 18%, resulting in about 11% more revenue than the control.

    Keywords: Urea, Onion, Nitrate, Onion bulbs, leaves
  • Kimia Nadari, Mahnoosh Moghaddasi *, Ashkan Shokri, Farshad Ahmadi Pages 2427-2440

    In recent years, with the development of statistical methods and the application of advanced mathematics, the structure of dependence on extreme phenomena such as drought has been considered. In the present study, multivariate analysis of droughts using SPEI and copula functions and the effect of statistical period length on the occurrence probability of drought was investigated in Arak synoptic station. For this purpose, precipitation and observational temperature data and global climate database (CRU) networks have been collected for the selected station, and two statistical periods of 100 and 37 years have been selected for this research. Then, the characteristics of duration and severity of drought were extracted and at different time scales (1, 3, 6, 9, and 12), and its dependency structure was calculated by Spearman’s rho and Kendall’s tau correlation coefficients that it shows there is a significant correlation between severity and duration of drought except on one-month scales. After determining the best fitted marginal distributions on the drought characteristics, the fitness of five different copulas for developing the bivariate distribution of severity and duration of drought was examined. The results showed that at Arak station for both statistical periods of 100 and 37 years, Clayton and Gumble-Huggard copula functions, respectively, due to having the highest value NS (0.9, 0.9) and the lowest values of NRMSE (12.9, 7.9). The results also showed that the 37-year statistical period was suitable for the study of droughts with the condition "or" but in the case of "and" and the intensification of droughts, the joint return period reaches nearly 45 years. Therefore, it is recommended that a statistical period of 100 years be used to analyze the droughts in the study area.

    Keywords: Climate Research Unit, Marginal distribution, Dependency structure drought characteristics
  • Fahimeh Mirzaei-Nodoushan, Omid Bozorg Haddad * Pages 2441-2445

    Transboundary Rivers are important common water resources that could bring benefit set or basket of benefits in areas of social, environmental, commercial, and political, for all countries located in the shared basin. The basket of benefits gained from the cooperation between countries effectively achieves the desired stable point of interaction, which is not considered in many studies in this field. In this paper, a model was presented based on evolutionary game theory in which the strategies of countries in using water of a transboundary river were analyzed and evaluated. Evolutionary stable strategies (ESS) were examined and countries’ behaviors were analyzed based on changes in their revenue interests. This model was applied to a basin shared with three countries and provided a framework for recognizing the behavior and management of countries' interests depending on whether they are upstream or downstream. Finally, numerical simulation was done to examine the evolutionary process of strategies and the effect of parameters on interactions between countries. The results of the simulation demonstrated the significant effect of the upstream country's basket of benefits (benefits other than water consumption benefits) on the interactions between countries and the final strategic stable point. Upstream country’s basket of benefits obtained from choosing cooperation strategy was changed to -1, -2, 2, and 5 percent compared to its water benefit obtained from choosing non-cooperation strategy by upstream country. The speed of convergence of the possibility of cooperation or non-cooperation of the upstream country was examined. It was concluded that even a one percent increase in the basket of benefits related to the water benefit would be lead to tripartite cooperation between countries. These results can be a theoretical guide for countries living in a transboundary river basin to interact with each other considering the role of benefits other than water benefits.

    Keywords: transboundary river, evolutionary game theory, stable strategy, tripartite game
  • Omid Asiaei, Mojtaba Karimaei Tabarestani *, Abolfazl Soltani, Meghdad Payan Pages 2457-2470

    This study aims to investigate and analyze the results of geotechnical experiments on sediment samples taken from the Latian Dam reservoir in Tehran province. After the site visit, eight important stations were identified for surface sediment sampling, and on these sediments, common soil mechanics tests such as grain size analysis, determination of specific gravity, consolidation, compaction, and triaxial were performed to determine soil resistance and consolidation parameters. The present study results showed that by approaching the dam wall, soil water content increased by more than two times. This is due to the smaller size of the soil grains so that the percentage of clay and silt near the dam wall was more than 89%. According to the compaction test results and empirical equations, it was found that after 100 years of sediment deposition in the Latian dam reservoir, the dry density of the sediment will be equal to 1.128 g/cm3. In addition, from the triaxial test results, it was found that the cohesion and internal friction angle parameters of the sediments were equal to 0.51 kg/cm2 and 26.1°, respectively.

    Keywords: Latian dam, Reservoir Sedimentation, geotechnical properties, Triaxial Test, Compaction Test
  • Yavar Karimi, Jalil Helali *, Babak Mahdiazad, Aghdas Khodakarami, Mojgan Mirzaei, Seyedeh Maryam Mohammadi Pages 2471-2483

    Areas where waste is buried based on engineering design, which is one of the waste disposal methods. Leachate accumulation in landfills can adversely affect downstream groundwater resources by infiltrating the aquifer. In this study, we tried to investigate the potential of leachate penetration and the plume contamination caused by leachate pools inside and outside the landfill, respectively, using two methods of electrical resistivity tomography (ERT) and vertical electric sounding (VES). For this purpose, at a distance of 60 and 580 meters from the leachate basin, VES data were collected with a transmitter length of 200 meters and ERT with a length of 120 meters and electrode distances of 2 meters. Examination of geotechnical and VES data in the study area shows an impermeable layer with an alternation of clay-madstone and calcareous-marl layers at a depth of about 10-15 meters the percentage of the clay were increased. The ERT data in profile number 1 shows that at a distance of 32-76 meters from the beginning of the profile at deptt of 9 meters there are areas with low electrical resistivity, which indicates the area of leachate penetration, but in the other section of profile leachate deep penetration are not visible due to the Madstone and Siltstone impermeable layers. However, in the ERT data in profile number 2, the presence of an impermeable layer prevents the infiltration of leachate to the downstream and lower depths, which indicates the proper selection of the landfill. Therefore, contrary to what can be seen in the VES data, the study area is not homogeneous in terms of permeability to leachate in the two dimensions of ERT, but the presence of an impermeable layer prevents the deep transfer and infiltration of leachate to the aquifer.

    Keywords: Landfill, Electrical Resistivity Tomography, Vertical Electrical Sounding, leachate
  • Reza Maghsoudi, Jahangir Abedi Koupai *, Rasoul Mir Abbasi Najafabadi Pages 2485-2499

    The river is one of the most important water sources for drinking and agriculture. Therefore, evaluating and modeling the water quality of rivers and examining its qualitative effects on human life, living things, and the environment is undeniable. In this study, the water quality of the Beheshtabad River was simulated using the QUAL2Kw simulation model. The water quality of this river in its two tributaries was analyzed by designing two scenarios to improve it downstream. The simulated qualitative parameters (temperature, Ec, TS, DO, BOD, COD, pH, nitrate, orthophosphate, ammonium, and fecal coliform) were simulated in two scenarios with different flow rates. The results show that by preventing the discharge of water from the upstream rivers (Kiar and Juneqan) due to high pollution and also the addition of water from Bagh-e-Rostam spring along the route, the water quality of this river will improve downstream. Including BOD concentration will improve from 7.32 to 4.23 mg /L, COD parameter concentration will improve from 19.30 to 12 mg/L, DO parameter concentration from 4.9 to 5.9 mg/L, and fecal coliform parameter concentration from 1500 to MPN/100 mL160.

    Keywords: Beheshtabad River, water abstraction, Water quality, Pollution, QUAL2K
  • Azim Ashayeri *, Nasser Mehrdadi, Taghi Ebadi Pages 2501-2514

    As the veins of the Earth, Rivers have a determinative role in regulating the functional behaviors of their linked ecosystems and supporting human life. This research was conducted to address the major issue to assess the river's health and survival condition alongside its vulnerability potential, using a benthic-based sustainability index. For this purpose, river-bed sediment oxygen demand (SOD) rate and its associated factors, including Texture, fine-PSD, Nutrients (TOM), besides some basic field parameters of river-water were measured. All required samples were collected from 9 sampling points located on the target zones of Karkheh River in due course. SOD data with regard to related factors were calculated and analyzed. The rates of SOD ranged from 0.71 to 1.74 g O2/m2/day. Further, this index was classified in varied quality domains. Afterward, a predictive equation was determined among SOD rate and its associated parameters using MATLAB software. Finally, the results revealed that the river health suitability in the research area is in categories moderately clean and slightly degraded during the study period. Additionally, the increase in TOM concentrations, together with a decrease in sediment particle size, led to an increase in SOD-rate accordingly. The source pollution load reduction rate under the optimal suites of BMPs in the range of 15 to 66 percent was also one of the outputs of this research.  In conclusion, the consequences of this study can be used as a rapid diagnostic tool to support regional water authorities and other stakeholders to promote the best practices for protecting the health condition of the riverine system, focusing on selecting the appropriate discharge points along the receiving watercourse and on effectively managing the drain-waters/effluents.

    Keywords: SOD rate, Benthic-based Approach, River Health, aquatic ecosystem, Karkheh Sub-basin