فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و هشتم شماره 4 (مهر و آبان 1400)

نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال بیست و هشتم شماره 4 (مهر و آبان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/03/14
  • تعداد عناوین: 11
|
  • علی تمسکنی زاهدی، حسین بارانی*، شهرو مختاری، عبدالرضا بهره مند صفحات 1-25
    سابقه و هدف

    پیش بینی رفتارهیدرولیکی رودخانه در مقابل سیلاب های احتمالی، جهت کاهش خطر و خسارات وارده به مناطق شهری، تاسیسات در حال ساخت، مزارع و سایر کاربری ها در اطراف رودخانه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. مدل های هیدرولیکی کارآمدترین ابزار برنامه ریزی و توسعه روش های سازه ای و غیرسازه ای مدیریت و کاهش سیل می باشند. شبیه سازی رفتارهیدرولیکی رودخانه ها، برای پیش بینی نقاط دارای خطرو تعیین خسارات ناشی از سیل، در شرایط مختلف و همچنین بیمه سیل ضرورت دارد. هدف این تحقیق استفاده از مدل هیدرولیکی دوبعدی رستری LISFLOOD-FP و مدل رقومی ارتفاعی با وضوح 5 متر، برای تهیه پهنه سیل با دوره بازگشت 500سال و پس از آن تهیه نقشه خطر و خسارت برای منطقه اراز کوسه واقع در ضلع جنوب غربی شهرستان گنبد بود.

    مواد و روش ها

     در این پژوهش حوزه اراز کوسه و رودخانه چهل چای موردبررسی قرار گرفت. جهت محاسبه تفصیلی خطرات مرتبط با جاری شدن سیل شامل خطرات طغیان آب، شدت آن، عمق طغیان آب که مردم یا محیط زیست تحت تاثیر آن قرار دارد، از خروجی های مدل هیدرولیکی دوبعدی LISFLOOD-FP استفاده گردید. پس از جمع آوری داده ها و با استفاده از یکسری معادلات، ریسک را محاسبه و داده ها از لحاظ گرافیکی به عنوان نقشه های خطر نشان داده شد. خطر محاسبه شده شامل خطرسیل برای مردم، ساختمان ها، زیرساخت ها و همچنین نقشه خسارت ساختمان ها بود.

    یافته ها

    در این تحقیق برای سیل با دوره بازگشت 500 سال، بیشترین احتمال مرگ و میر 08/10 درصد و بیشترین احتمال آسیب بدنی 81/34 درصد و بیشترین میزان خسارت وارده به ساختمان ها برای مناطقی که دچار تخریب کلی می شوند 8300 میلیون ریال برآورد گردید.

    نتیجه گیری

    بر اساس تجربیات تیوریک، یکی از شیوه های مناسب در جهت مدیریت سیلاب، تعیین میزان پیشروی سیلاب و ارتفاع آن نسبت به سطح زمین و نیز تعیین خصوصیات سیلاب از جمله سرعت و جهت پیشروی سیل در دوره بازگشت های مختلف که تحت عنوان نقشه های خطر صورت می گیرد و می تواند منجر به کاهش خسارات ناشی از سیل در مناطق مختلف شود در هرچهار نقشه خطر شامل نقشه احتمال آسیب بدنی، نقشه احتمال مرگ و میر افراد، نقشه آبگرفتگی ساختمان و نقشه محدوده آبگرفتگی معابر و همچنین نقشه خسارت نشان داد که ضلع شمال شرقی رودخانه آسیب پذیر-ترین بخش از محدوده مطالعاتی می باشد و با توجه به تراکم بالای ساخت و ساز در آن نواحی، ضعف در استحکام بنای ساختمان ها و قدمت زیاد بعضی از ساختمان ها، آگاهی مردم، شهرداری و ادارات ذیربط از شدت خطر سیل و شناخت رفتار هیدرولیکی رودخانه حایز اهمیت می باشد.

    کلیدواژگان: اراز کوسه، نقشه خطر، مدل دوبعدی، LISFLOOD-FP
  • هدیه خداخواه، خلیل قربانی*، میثم سالاری جزی، محمد عبدالحسینی صفحات 27-52
    سابقه و هدف

     از جمله عوامل حایز اهمیت در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب پیش بینی مقدار رواناب می باشد. با افزایش دقت در پیش بینی رواناب رودخانه مدیریت و برنامه ریزی کارآمدتری صورت می گیرد بنابراین بهبود مدلسازی پیش بینی رواناب امری ضروری است.اولین هدف از این مطالعه ارزیابی کارایی مدلهای رگرسیون چندمتغیره خطی، درخت تصمیم M5 و سری زمانی در پیشبینی رواناب رودخانه است. هدف دوم بررسی مقیاس زمانی مدلسازی (ماهانه و فصلی) و نیز تاثیر ورودی های مدل (یک متغیر با گام های تاخیر و چند متغیر با گامهای تاخیر) بر دقت مدلهای مورد مطالعه است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش حوضه آبریز ناورود واقع در غرب استان گیلان جهت منطقه مطالعاتی انتخاب گردیده است. داده های مورد نیاز دو ایستگاه خرجگیل در سال های 1398-1368 و خلیان در سال های 1397-1375 شامل دبی، بارش و دما در مقیاس زمانی ماهانه از آب منطقه ای استان گیلان جمع آوری شده است. مقدار رواناب توسط داده های دریافت شده در بازه زمانی ماهانه و فصلی با استفاده سه مدل رگرسیون چند متغیره خطی، سری زمانی و درخت تصمیم M5 در دو رویکرد متفاوت پیش بینی شده است. رویکرد اول متغیرهای ورودی به مدل شامل دبی، بارش و دما با 3 گام تاخیر زمانی و در رویکرد دوم تنها متغیر دبی با 3 گام تاخیر زمانی بوده است. شاخص های ارزیابی در این پژوهش شامل میانگین انحراف خطا (MBE)، ضریب کارایی نش (NSE) و ضریب تعیین (R^2) می باشد.یافته ها

    یافته ها

    در رویکرد اول و در پنجره زمانی ماهانه مدل درخت تصمیم M5 با شاخص MBE، NSE 04/0-، 80/0 (آموزش) و 01/0، 72/0 (آزمون) در ایستگاه خرجگیل و 01/0-، 79/0 (آموزش) و 00/0، 82/0 (آزمون) در ایستگاه خلیان بعنوان مدل منتخب انتخاب می گردد. در گام زمانی فصلی نیز مقادیر شاخص ها برای مدل درخت تصمیم M5 در ایستگاه خرجگیل برابر . برابر 02/0، 78/0 (آموزش) 02/0-، 86/0 (آزمون) و در ایستگاه خلیان نیز 01/0-، 79/0 (آموزش) و 00/0، 86/0 (آزمون) می باشد و این مدل در گام زمانی فصلی در رویکرد اول نیز بهترین مدل مورد مطالعه بوده است. رویکرد دوم در هر دو گام زمانی ماهانه و فصلی منجر به یافته های متفاوتی شده است. در رویکرد دوم در گام زمانی ماهانه مقادیر شاخصها برای مدل سری زمانی در دو مرحله آموزش و آزمون در ایستگاه خرجگیل بهترتیب برابر 05/0- ، 47/0 و 10/0، 52/0 و در ایستگاه خلیان برابر با 02/0-، 63/0 و 02/0، 49/0 بوده است. در گام زمانی فصلی نیز مقادیر شاخص های مدل منتخب در دو مرحله آموزش و آزمون در ایستگاه خرجگیل 42/0-، 58/0 و 06/0، 83/0 و خلیان 09/0، 40/0 و 10/0-، 62/0 می باشد. در گام زمانی فصلی نیز مدل سری زمانی مدل منتخب در رویکرد دوم می باشد

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از این پژوهش حاکی از آن است که در رویکرد اول در هر دو ایستگاه و در هر دو گام زمانی مدل درخت تصمیم M5 دقت بالاتری در پیش بینی نسبت به دو مدل دیگر از خود نشان داده است در حالیکه در رویکرد دوم مدل درخت تصمیم نتایج با دقت بالا از خود نشان نمی دهد و در مقابل مدل سری زمانی دقت بالاتری نسبت به دو مدل دیگر در هر دو ایستگاه و هر دو گام زمانی داشته است. یافته های این مطالعه بر این موضوع تاکید دارد که رویکرد مورد استفاده در انتخاب ورودی های مدل می تواند به شکل کامل موثری دقت مدلسازی و مدل منتخب را تحت تاثیر قرار دهد.

    کلیدواژگان: رواناب، پیش بینی، سری زمانی، رگرسیون چند متغیره خطی، درخت تصمیم گیری M5
  • میثم صدریان زاده، حسین قربانی زاده خرازی*، حسین اسلامی، حسین فتحیان، عبدالرسول تلوری صفحات 77-100
    سابقه و هدف

    شناخت تاثیرات تغییر اقلیم در مناطق مرتفع کوهستانی به دلیل تاثیر مستقیم بر منابع آب در سرشاخه ها از اولویت بالاتری برخوردار است. منطقه بهشت آباد و کوهرنگ، که از جمله مرتفع ترین مناطق کوهستانی ایران می باشند به عنوان یکی از مهم ترین سرشاخه-های رودخانه کارون بوده و تاثیر بسزایی در آورد این رودخانه دارند. با توجه به بهره برداری های چند جانبه از رودخانه کارون شناخت تغییرات آن در آینده و تحت تاثیر پدیده تغییر اقلیم اهمیت ویژه ای دارد. هدف این تحقیق شناخت تاثیرات تغییر اقلیم بر وضعیت بارش ها در منطقه مورد نظر خصوصا از نظر تغییر در فاز برف و باران در دوره آینده می باشد.

    مواد و روش ها

    بدین منظور از داده های بارش، دما و نوع بارش به شکل روزانه و برای حوضه مورد مطالعه در دوره تاریخی 2018-1985 استفاده گردید. برای پیش بینی تغییرات آب و هوایی در آینده از مدل CanESM2 و تحت سه سناریو RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 و داده های بازتحلیل شده جویNCEP بهره برداری و همچنین به منظور ریزمقیاس نمایی از مدل SDSM 5.3 استفاده گردیده است. جهت بررسی روند داده ها از آزمون من -کندال و من-کندال اصلاحی پیشنهاد شده ی یو و ونگ استفاده گردیده است. جهت تفکیک فاز بارش از روش های دمای ثابت، مدل آبخیزداری UBS کانادا، مدل USCE و روش پیشنهادی کینزل استفاده گردیده است.

    یافته ها

    جهت تفکیک فاز بارش ضمن بررسی روش های مختلف و مقایسه با گزارشات مشاهداتی در دوره پایه، نتیجه گردید دو روش کینزل و USCE نتایج رضایت بخشی ارایه می دهند. همچنین در این تحقیق مشخص گردید در حوضه کوهستانی مورد مطالعه، در دوره آینده تغییر اقلیم باعث اعمال تغییرات قابل توجهی در توزیع دمایی بارش ها گردیده و موجب کاهش تنوع در مقدار بارش ها نسبت به دوره تاریخی می شود. همچنین بخش عمده ای از تاثیر تغییر اقلیم بر فاز بارش برف و باران می باشد. تغییرات ایجاد شده به شکلی است که در دوره آینده (2060-2026) نسبت به دوره مشاهداتی (2018-1985)، بارش باران در دماهای بالاتر افزایش و در دماهای پایین تر کاهش می-یابد. در ایستگاه شهرکرد، در دوره مشاهداتی حداکثر بارش کل در دمای 5.7 درجه سانتیگراد ثبت گردیده که در دوره آینده به صفر درجه سانتیگراد کاهش یافته است. گستره دمایی بارش نیز در این ایستگاه در دوره مشاهداتی در بازه دمایی منفی 10 تا مثبت 18 درجه سانتیگراد ثبت گردیده که در دوره آینده به طور متوسط برای هر سه سناریو به بازه منفی 10 تا مثبت 24 درجه افزایش می یابد. در ایستگاه کوهرنگ، گستره بارش ها در دوره آینده و مشاهداتی نسبتا یکسان است اما تاثیرات تغییرات اقلیمی باعث تغییر شدید در مقدار بارش ها در این گستره دمایی گردیده است. به شکلی که به عنوان مثال در دوره 34 ساله مشاهداتی حداکثر بارش ها که در دمای 1.6 درجه سانتیگراد اتفاق افتاده است به مقدار مجموعا 5700 میلی متر بوده، که تحت تاثیر تغییرات اقلیمی برای دوره 34 ساله ی آینده به دمای منفی 1.6 درجه سانتیگراد و مقدار 3700 میلی متر تغییر یافته است. در ایستگاه بروجن نیز تغییرات باعث افزایش حد بالایی دامنه دمایی بارش ها از مثبت 18 درجه سانتیگراد در دوره تاریخی به مثبت 24 درجه سانتیگراد در دوره پیش بینی گردیده است.

    نتیجه گیری

     بررسی آزمون روند بر روی داده های پیش بینی شده نشان دهنده وجود معنی داری آن در بارش های ماهانه در ایستگاه های مطالعاتی دارد. این تغییرات که ناشی از تاثیرات تغییر اقلیم بر منطقه مورد مطالعه می باشد، باعث تغییر توزیع دمایی بارش ها شده و به دنبال آن فاز بارش تغییر می نماید.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، برف، بارش زمستانه، فاز بارش، RCPs
  • افسانه فرپور، علی شهیدی*، ابوالفضل اکبرپور صفحات 101-122
    سابقه و هدف

     ذخایر آب زیرزمینی در ایران یکی از اصلی ترین منابع تامین آب می باشد که در چند دهه اخیر بروز عواملی همچون توسعه، افزایش استحصال از آب زیرزمینی و خشکسالی موجب کاهش کمیت و کیفیت این منابع شده است. از این رو باید مدیریت صحیحی برای حفاظت و پایداری از این ذخایر ارزشمند صورت گیرد و تا حد ممکن از بروز پیامدهای منفی بیشتر جلوگیری شود. عدم مدیریت درست در بهره برداری از آبخوان بیرجند، شرایط لازم برای فرونشت، حادثه ای غیر قابل اصلاح، این دشت را فراهم می کند. از این رو با توجه به اهمیت این ذخایر ارزشمند باید راهبردهای مناسبی در جهت پایداری این منابع مورد بررسی قرار گیرد. با افزایش آگاهی در مورد کیفیت آب های زیرزمینی این منطقه و شبیه سازی انتقال آلودگی های احتمالی موجود در این آب ها می توان به جهت و سرعت انتقال آلودگی پی برده، مناطقی را که در سال های آینده با خطر آلودگی آب های زیرزمینی مواجه می شوند، تعیین کرد. شناسایی و تحلیل وضعیت آبخوان در جهت ارزیابی اثرات اجرای سناریوهای مدیریتی مورد بررسی قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    در ابتدا مدل سازی عددی آبخوان بیرجند اجرا شد. شبیه سازی عددی MODFLOW محدوده آبخوان بیرجند در دو حالت ماندگار و غیرماندگار در سال 1390 اجرا شد. سپس واسنجی هدایت هیدرولیکی در تاریخ مذکور انجام گردید و برای دو سال 1391 و 1392 صحت سنجی شد. سپس سناریو های لازم جهت اجرا پروژه، در نظر گرفتن نقاط مختلف به منظور تخلیه فاضلاب و تغذیه مصنوعی، تعریف شد. در آخر اثرات احیا، افزایش و کاهش 20 درصدی برداشت بر حرکت آلاینده با استفاده از MODPATH بررسی شد.

    یافته ها

    نتایج حاصل از کالیبراسیون نشان می دهد که خطای میان تراز (RMSE) مشاهده شده و محاسبه شده 071/1 متر است که مطلوب می باشد. همچنین تراز محاسبه شده توسط مدل نشان دهنده حرکت آب های زیرزمینی در جهت شیب غالب منطقه یعنی از شرق و شمال شرقی به غرب و جنوب غربی است. همچنین نحوه حرکت ذرات منطبق بر گرادیان آب های زیرزمینی و در جهت کلی شرق به غرب است. طول حرکت ذره در زمان معین در قسمت شرقی آبخوان کمتر از قسمت غربی آن است.

    نتیجه گیری

     با توجه به سناریوهای اعمالی می توان نتیجه گرفت افزایش و کاهش 20 درصدی برداشت از آب زیرزمینی بیرجند تفاوت قابل توجهی در مدت 10000 روز در جهت و مسیر انتقال ذرات آلاینده ایجاد نمی کند اما طرح تغذیه مصنوعی تاثیر قابل ملاحظه ای در نحوه انتقال ذرات آلاینده می گذارد. لذا با توجه به مشکلات موجود در آب زیرزمینی بیرجند اجرای طرح تغذیه مصنوعی برای این شهر الزامی است

    کلیدواژگان: انتقال آلودگی، جریان آب زیرزمینی، GMS، MODFLOW، MODPATH
  • لیلا کاشی زنوزی، سید حسن کابلی*، کاظم خاوازی صفحات 123-144
    سابقه و هدف

     فلزات سنگین از جمله آلاینده هایی هستند که در نتیجه فعالیت های صنعتی در جوامع انسانی، به محیط زیست وارد شده و به مرور زمان، سلامت موجودات زنده و انسان ها را به خطر می اندازند. برای کاهش اثرات منفی فلزات سنگین، استفاده از مواد بیوجاذب تولید شده از ضایعات صنعتی و کشاورزی، بعنوان یک روش ارزان قیمت مورد توجه بوده است. همچنین روش های زیستی از قبیل استقرار برخی گونه های گیاهی با قابلیت جذب فلزات سنگین در نواحی آلوده صنعتی یا معادن فلزات، نتایج قابل قبولی داشته است. علاوه بر این پوسته های زیستی خاک نیز نقش موثری در جذب فلزات سنگین و خاک پالایی دارند. پوسته های زیستی خاک، اجتماعی تنگاتنگ از گلسنگ ها، خزه ها، جلبک ها و سایر ریزجانداران خاک هستند که فرایندهای ابتدایی اکوسیستم خاک را تحت تاثیر قرار می دهند. در این پژوهش برخی ویژگی های خاک و غلظت کادمیوم و سرب در نقاط مختلف دشت سجزی استان اصفهان مورد بررسی قرار گرفتند و تاثیر وجود پوسته های زیستی بر غلظت آلاینده ها بررسی شد.

    مواد و روش ها

    پس از اندازه گیری اسیدیته، هدایت الکتریکی، کربن آلی، بافت خاک، غلظت سرب و کادمیوم، رابطه پراکنش پوسته های زیستی با ویژگی های خاک و غلظت کادمیوم و سرب به روش تجزیه مولفه های اصلی بررسی شد. مهمترین ویژگی های تاثیرگذار با استفاده از روش تجزیه واریانس یکطرفه مشخص شدند. بر اساس آزمون دانکن، میانگین مقادیر ویژگی های خاک که در پنج روستای واقع در دشت سجزی اندازه گیری شده بودند، مقایسه شدند و نقاطی که کادمیوم و سرب بیشتری داشتند، تعیین شدند.

    یافته ها

    در همه نقاط مورد بررسی میانگین مقادیر سرب قابل جذب بیش از 80 میلی گرم در کیلوگرم (حد مجاز) بدست آمد. مقادیر کادمیوم نیز در فساران و ایستگاه منابع طبیعی سجزی به ترتیب به مقدار 6/0±8/2 و 18/0±38/2 میلی گرم بر کیلوگرم اندازه گیری شدند و بیش ازحد مجاز آن (دو میلی گرم بر کیلوگرم) بودند. همچنین نتایج آزمون تجزیه مولفه های اصلی نشان داد در مولفه اول که 4/67 درصد کل واریانس داده هاست، میزان همبستگی درصد سیلت 438/0 بود و برای درصد ماسه نیز 451/0- محاسبه شد. در مولفه دوم نیز که 6/48 درصد کل واریانس داده ها را توجیه می کند، ضریب همبستگی مقادیر کادمیوم و سرب به ترتیب 388/0 و 438/0- بدست آمد. با مقایسه ویژگی های خاک در نقاط مختلف معلوم شد که میانگین مقادیر قابلیت هدایت الکتریکی خاک، ماده آلی، درصد سیلت، غلظت کادمیوم و سرب قابل جذب در آن نقاط متفاوت بودند.

    نتیجه گیری

    غلظت زیاد سرب و کادمیوم در نقاط فاقد پوسته های زیستی شامل ایستگاه سجزی و فساران عمدتا ناشی از سوء مدیریت انسانی و احداث کارخانجات، معادن و جاده ها بود. همچنین برخی ویژگی های ذاتی خاک از قبیل درصد ذرات خاک، در استقرار پوسته های زیستی موثر هستند.

    کلیدواژگان: تجزیه مولفه های اصلی، فلزات سنگین، سجزی، گلسنگ
  • مجید دانش*، حسینعلی بهرامی صفحات 145-165
    سابقه و هدف

     جزء شن از مهمترین اجزای بافت خاک بوده که برای عملیات مدل سازی زیست محیطی و پهنه بندی رقومی خاک، باید مورد توجه واقع شود. از طرفی، بدلیل تغییرپذیری مکانی این جزء؛ تشخیص، پهنه بندی و پایش آن، در مقیاس های وسیع، با استفاده از شیوه های سنتی رایج و عملیات تجزیه و تحلیل معمول آزمایشگاهی، بسیار وقت گیر و پر هزینه است. از نقطه نظر دیگر؛ دورسنجی هوایی و فضایی در قیاس با طیف سنجی میدانی و آزمایشگاهی دارای نواقصی همچون اثرات جوی، آثار ساختاری و ترکیبی طیفی، پایین تر بودن تفکیک طیفی و مکانی، اختلالات هندسی و نیز فرآیند اختلاط طیفی می باشد. لذا برای غلبه بر این نواقص و برای مطالعه عوامل دارای تغییرپذیری مکانی، نیازمند فن آوری مناسبی می باشد. با ظهور طیف سنجی بازتابی پراکنشی آزمایشگاهی که از لرزش های بنیادین، فرعی و ترکیبی گروه-های عاملی (FGs) بهره می برد، آن، بعنوان ابزاری نویدبخش در مطالعه اجزای خاک، معرفی شد. طی تحقیق حاضر، از طیف سنجی بازتابی مجاورتی، برای مدل سازی ابرطیفی اجزای شن در قسمت هایی از استان مازندران استفاده شد.

    مواد و روش ها

    جمعا 128 نمونه از عمق 20 سانتیمتری سطح خاک، بر اساس روش نمونه برداری SRS و با کمک اطلاعات جانبی همچون: زمین شناسی، کاربری اراضی، نقشه راه ها، و خاک شناسی استان، جمع آوری شد. در ابتدا، مجموع نمونه ها به دو قسمت برای عملیات واسنجی و اعتبارسنجی، تقسیم شد. با بهره گیری از تحلیل ابرطیفی، رگرسیون چندمتغیره PLSR و بر اساس تکنیک LOOCV و عملیات پیش پردازش طیفی همچون: میانگین گیری، هموارسازی و مشتق اول طیفی بر اساس الگوریتم ساویتسکی-گولای، مدل تخمینی بر مبنای شاخص های تحلیلی همچون همبستگی دوطرفه پیرسون (R)، ضریب تبیین (R2)، میانگین مربعات خطای اعتبارسنجی (RMSE)، و نیز شاخص های اعتبارسنجی RPD و RPIQ، ایجاد و بررسی شد.

    یافته ها

    تحقیق حاضر بر مبنای مدل سازی ابرطیفی شن منطقه در زیرمجموعه واسنجی مشتمل بر 96 و نیز زیرمجموعه اعتبارسنجی مشمتل بر 32 نمونه، نشان داد، 2 و 4 LV اول از مجموع 7 LV، بهترین تخمین در خاک های منطقه مورد مطالعه را نشان می دهد. از آنجاییکه این تعداد عامل منتخب، قادرند بیش از 60% واریانس متغیر شن و نیز 98% واریانس داده های طیفی را متمرکز کنند؛ نتیجتا فرآیند واسنجی مدل تخمینی، بر اساس چهار فاکتور اول و شیوه LOOCV سراسری انجام شد. بهترین مدل ابرطیفی تخمین گر اجزای شن با این خصوصیات واسنجی شد، Rc: 76/0، R2c: 57/0، RMSEc: 77/9 و Sec: 82/9. همچنین مقادیر ضریب R بین متغیر شن و باندهای طیفی موثر بدین ترتیب محاسبه شد، 390: 46/0، 510-540: 53/0، 680-690: 55/0، 950-970: 67/0، 1100: 70/0، 1410: 76/0، 1860-1900: 76/0، 2180-2220: 77/0؛ که باندهای طیفی منتخب دارای بهترین و بیشترین تاثیر در فرآیند مدل سازی ابرطیفی شن در خاک های استان بوده اند. بعلاوه، بارزترین دامنه های طیفی در فرآیند مدل سازی بدین تریتب بوده است: UV-390، Vis-440-540، NIR-740-990، SWIR-1430-1890، 1930، 2190-2240، 2330-2440 نانومتر که این نتایج در تطابق با برخی مطالعات انجام گرفته، بوده است. کیفیت مدل ابرطیفی واسنجی شده شن با استفاده از آزمون هایی همچون هتلینگ، لوریج تعدیلی و واریانس باقیمانده ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. مشخصات عملیات صحت سنجی بدین ترتیب بوده است: Rp: 83/0، R2p: 68/0، RMSEp: 68/8، SEp: 72/8 و انحراف: 26/1.

    نتیجه گیری

    نتایج، حاکی از تحلیل مناسب ابرطیفی در برآورد مقادیر شن منطقه بوده است. بدین ترتیب بر مبنای LV2، RPDc: 51/1، RPIQc: 44/2؛ RPDp: 78/1، RPIQp: 45/2 و نیز بر اساس LV4، RPDc: 54/1، RPIQc: 48/2، RPDp: 75/1 و RPIQp: 41/2، محاسبه گردید. مقادیر RPIQ بالاتر از 2، بیانگر توانایی مناسب و کیفیت خوب مدل در برآورد مقادیر شن استان مازندران با استفاده از داده های ابرطیفی بوده است. نتایج تحقیق حاضر می تواند نقطه آغازی در پهنه بندی دقیق تر جزء شن بافت خاک، بر مبنای سکوهای دورسنجی باشد. همچنین، با مشخص شدن طول موج های کلیدی در فرآیند مدلینگ؛ فرآیند آپ اسکیلینگ (بیش مقیاس سازی) و نیز آماده-سازی سنجنده های ابرطیفی هوایی و فضایی، می تواند بهبود یافته که منجر به دقیق تر شدن مطالعات ابرطیفی اجزای بافت نیز خواهد شد.

    کلیدواژگان: پهنه بندی رقومی، شن، طیف سنجی، مدل سازی ابرطیفی، PLSR
  • ام البنی محمدرضاپور*، فریبا پوراحمدی، سلمان شریف آذری، پریسا کهخا مقدم صفحات 167-186
    سابقه و هدف

    یکی از مهمترین بحرانهایی که اغلب کشورها در حال حاضر با آن روبرو هستند، مساله کاهش کیفیت منابع آبی می ‏باشد. کاهش ذخایر آب های زیرزمینی و افزایش آلودگی ها، پتانسیل استفاده از آب های زیرزمینی برای مصارف مختلف را به میزان قابل ‏توجهی کاهش داده است. یکی از علل اصلی افت کیفیت آبهای زیرزمینی عبارتند از نفوذ زه آب های کشاورزی ناشی از مصرف بی رویه ‏کود و سموم کشاورزی می باشد. همچنین صنایع که در بسیاری موارد آب های زیرزمینی را با آلاینده های شیمیایی و هیدروکربنی آلوده ‏نموده اند. علاوه براین عوامل، دفع فاضلاب ها در شهرها و روستاها از طریق چاه های جاذب که از انواع ویروس ها و باکتری ها تشکیل ‏شده اند نیز از اعوامل ایجاد آلودگی هستند برنامه پایش کیفیت منابع آب زیرزمینی می تواند کیفیت مناسب منابع آب برای کاربری های ‏مختلف را تضمین کند. بدون پایش اطلاع مستمر از کیفیت منبع آب، روند تغییرات آن، برنامه ریزی برای تخصیص بهینه برای کاربری های ‏گوناگون، ارزیابی اثر توسعه های جدید و طراحی و اجرای برنامه های مدیریتی امکان پذیر نمی باشد لذا در این تحقیق همگن بندی کیفی ‏آبهای زیرزمینی به منطور شناسایی مناطق بحرانی در استان گلستان واقع در شمال کشور ایران با استفاده ترکیب خوشه بندی فازی با ‏الگوریتم ژنتیک، بر روی 14 پارامترکیفی‎ ‎در سالهای 1385، 1390 و 1395 بصورت گام زمانی 5 ساله صورت گرفت.‏

    مواد و روش ها

    در این تحقیق جهت تعیین مناطق همگن برای هر سال ابتدا تعداد بهینه خوشه ها با استفاده از الگوریتم ژنتیک که در ‏نرم افزار متلب برنامه نویسی شده است، بدست آمد. بعد از خوشه بندی داده های کیفی، مقادیر مراکز خوشه ها از نظر کیفی با دیاگرام شولر ‏و ویلکاکس بررسی و مقایسه گردید و برای نمایش بهتر مناطق همگن ازنظر کیفیت آبهای زیرزمینی، نقشه های کلاس بندی در نرم افزار ‏GIS‏ برای منطقه تهیه و برای مطالعه ارایه شده است.‏

    یافته ها

    نتایج نشان داد که تعداد بهینه خوشه ها در سالهای 1385، 1390 و 1395 به ترتیب 6، 5 و 6 بوده است. بررسی نقشه های ‏کلاس بندی کیفیت آب زیرزمینی نشان داد که در سال 1385، خوشه شماره 6 که 7/2 % از چاه های مورد مطالعه را شامل می شود در ‏وضعیت نامناسبی از نظر کیفیت آب زیرزمینی از نظر شرب و کشاورزی قرار دارند که این چاه ها در محدوده شهرکلاله قرار دارند. ‏همچنین در سال 1390 بر اساس نتایج می توان دریافت که 8/36 درصد چاه های استان در وضعیت خوبی از نظر کیفیت پارامترهای شرب ‏و کشاورزی قرار دارند که این چاه ها تقریبا در بیشتر نقاط استان وجود دارند. و 33/33 % از چاه ها در وضیت متوسط از نظر کیفیت شرب ‏قرار دارند. همچنین نتایج خوشه بندی فازی ‏‎(FCM)‎‏ در سال 1395 نشان داد که اکثر پارامترها در خوشه 3 دارای کیفیت متوسط هستند که ‏تقریبا 55/5 درصد از چاه های استان را شامل می شوند.‏

    نتیجه گیری

    بررسی نتایج نشان داد که وضعیت کیفیت آبهای زیرزمینی استان در سال 1385 نا مناسب بوده و در سال 1390 از وضعیت ‏مناسب تری برخوردار بوده است. ولی سال 1395 نسبت به سال 90 شاهد کاهش افت کیفیت بوده ایم لذا باید برنامه های مدیریتی مناسب ‏اتخاذ گردد. همچنین مشاهده شد که روش خوشه بندی فازی به دلیل درنظر گرفتن شرایط عدم قطعیت در تایین کلاس های سیستم طبقه ‏بندی روش مناسبی برای بررسی کیفیت و شناسایی مناطق بحرانی منابع آب زیرزمینی می باشد. ‏

    کلیدواژگان: خوشه بندی، الگوریتم ژنتیک، کیفیت آب، پایپر، ویلکاکس.‏
  • صیاد اصغری سراسکانرود*، شیوا صفری، الهام ملانوری صفحات 187-206
    سابقه و هدف

     با توجه به نقش مهم برف در چرخه ی آب زمین، بررسی خصوصیات برف به ویژه در مناطق کوهستانی، ضروری به نظر می رسد. فن آوری سنجش ازدور می تواند جهت مطالعه مناطق بزرگ با وضوح مکانی و زمانی بالا استفاده شود. سنجنده های راداری با روزنه مجازی با باندهای فرکانسی بزرگ و طول موج های کوچک و قابلیت نفوذپذیری زیاد در این دست از مطالعات ترجیح داده می شوند. فن تداخل سنجی راداری باوجود اینکه حجم اطلاعات حاصل از تحلیل اینترفرومتری بالا است، یک ابزار قدرتمند در محاسبه عمق برف بوده و مجموعه داده سنتینل 1 به دلیل دسترسی آسان در مطالعات تداخل سنجی ترجیح داده می شوند. از طرفی امروزه ارتباط LST با ویژگی های برف مورد توجه بسیاری از محققین می باشد. در مطالعه ی حاضر از فن تداخل سنجی راداری جهت برآورد عمق برف و همچنین از سامانه ابری Google Earth Engine در برآورد خصوصیات برفی ازجمله عمق و سطح پوشش برفی استفاده شده است. همچنین ارتباط بین مولفه دما و سطح و عمق برف نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

    مواد و روش

     حوضه لیقوان با وسعتی حدود 185 کیلومترمربع در شمال غرب کشور و در استان آذربایجان شرقی واقع شده است. در این مطالعه برای استخراج عمق برف از 4 تصویر راداری سنتینل 1 مربوط به بازه زمانی آذر تا اسفند 1398 و یک تصویر راداری مربوط به شهریور 1398 با فرمت SLC جهت پیاده سازی تداخل سنجی راداری در نرم افزار SARSCAPE استفاده شده است. جهت افزایش دقت بخشی از کار از سامانه Google Earth Engine استفاده شده است. به همین منظور برای استخراج سطح پوشش برفی و مساحت آن از محصول روزانه NDSI سنجنده مودیس و محصول ماهانه NDSI-DEPTH جهت استخراج میانگین عمق برف مربوط به هریک از ماه های برفی در سامانه ابری Earth Engine Google استفاده شد. همچنین از محصول روزانه MOD11A1 سنجنده مودیس جهت تهیه نقشه دما برای بررسی رابطه دما با ویژگی برف استفاده شد.

    یافته ها

    بررسی نقشه سطوح برفی حضور برف در تمام ماه های بازه زمانی موردمطالعه، در منطقه را نشان داده و بیشترین تمرکز سطوح برفی در مناطق مرتفع مشاهده شد. با توجه به خروجی های سامانه Earth Engine Google بیشترین و کم ترین مقدار سطح پوشش برف به ترتیب مربوط به دی ماه با 180 کیلومترمربع و آذرماه با مقدار 83 کیلومترمربع محاسبه شده است. متوسط بیش‎ترین و کم‎ترین مقدار عمق برف به ترتیب مربوط به ماه های بهمن و آذر بوده که با بهره گیری از فن تداخل سنجی راداری مقادیر 32 و 9 سانتی متر و با استفاده محصول SnowDepth-inst در سامانه Earth Engine Google مقادیر 24 و 4 سانتی متر را نشان داده است. همچنین بررسی های حاصل از نقشه های دما مقادیر کمینه و بیشینه 14- و 5- درجه سانتی گراد را نشان داد. مقادیر مربوط به تحلیل رگرسیونی بین سری زمانی دمای سطح زمین و سطح پوشش برف به ترتیب 003/0 و 020/3- برای پارامترهای SIG وz به دست آمد. مقدار متغیر R2 نیز در ارتباط با بررسی همبستگی عمق برف و دما نیز 0/47 به دست آمد.

    نتیجه گیری

    نتایج این پژوهش بیانگر قابلیت هر دو روش فن تداخل سنجی راداری و کد نویسی در سامانه گوگل ارث انجین در محاسبه ی عمق برف می باشد. نقشه ها و مقادیر عمق برف به دست آمده می تواند ابزار مناسب جهت مدیریت منابع آبی منطقه برای مصارف گوناگون باشد. همچنین بررسی نتایج ضرایب رگرسیونی رابطه معنی داری بین متغیر LST و عمق وسطح پوشش برف نشان داد. بطوری که رابطه معکوس بین دو مولفه LST و پوشش برفی (SC) و LST و عمق برف و همچنین رابطه مستقیم بین کاهش دما و LST را نشان داد.

    کلیدواژگان: تداخل سنجی راداری، سنتینل 1، عمق سنجی برف، حوضه آبخیز لیقوان، Google earth engine
  • نیوشا محبتی، لیلا غلامی*، عطاالله کاویان، فاطمه شکریان صفحات 207-224
    سابقه و هدف

     فرسایش پاشمانی اولین مرحله فرآیند فرسایش آبی بوده که در نتیجه جدایش ذرات سطح خاک توسط قطرات باران صورت می گیرد. یکی از روش های کارا در راستای کاهش فرسایش پاشمانی خاک سطحی استفاده از افزودنی های خاک است. حفاظت از خاک در مرحله پاشمان می تواند نقش موثری در کاهش جدایش ذرات خاک، افزایش نفوذپذیری و در نهایت کاهش هدررفت خاک داشته باشد. هدف کلی از پژوهش حاضر بررسی تغییرات پاشمان کل، خالص بالادست و پایین دست با استفاده از افزودنی های کمپوست، زیولیت و نیز ترکیب آن ها بود. در این بین زیولیت با دانه بندی مطلوب موجب بهبود خواص هیدروفیزیکی خاک می گردد. هم چنین کمپوست می تواند موجب بهبود خصوصیات ساختمانی خاک شود. بنابراین برای انجام پژوهش حاضر از دو افزودنی زیولیت و کمپوست با مقادیر به ترتیب 07/0 و 09/0 گرم بر سانتی مترمربع و نیز ترکیب آن ها برای بررسی تغییرات فرسایش پاشمانی کل، خالص، بالادست و پایین دست خاک دارای بافت لومی شنی استفاده شد.

    مواد و روش ها

    خاک مورد استفاده از عمق صفر تا 20 سانتی متری جمع آوری و به آزمایشگاه انتقال داده شد. پژوهش در مقیاس فنجان های پاشمان در شرایط آزمایشگاهی و با استفاده از شبیه ساز باران در شدت 80 میلی متر بر ساعت انجام شد. هم چنین تغییرات دوره های زمانی برای بازه های زمانی 24 ساعت، دو، چهار، هشت، 16 و 32 هفته نیز ارزیابی شد. فرسایش پاشمانی با جمع آوری ذرات پاشمان یافته طی هر باران و سپس خشک کردن آنها در دمای 105 درجه سلسیوس برای مدت 24 ساعت اندازه گیری شد. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک با استفاده از روش های رایج آزمایشگاهی تعیین شدند. داده های فرسایش پاشمانی با استفاده از نرم افزار SPSS و آزمون دانکن و GLM تجزیه و تحلیل شد.

    یافته ها

    آزمایش ها نشان دادند که کاربرد ترکیب کمپوست و زیولیت بر تغییرات پاشمان خاک بیشتر از اثر آن ها به صورت جداگانه بود. نتایج نشان داد که ترکیب کمپوست و زیولیت با درصد تغییرات پاشمان کل به ترتیب 93/68، 53/15، 51/49، 83/38، 83/38 و 66/77 درصد و پاشمان خالص به ترتیب 27/67، 9/10، 36/56، 72/32، 27/47 و 72/72 در دوره های زمانی 24 ساعت، دو، چهار، هشت، 16 و 32 هفته درصد بود. هم چنین درصد تغییرات فرسایش خاک برای بخش بالادست فنجان پاشمان برای ترکیب کمپوست و زیولیت به ترتیب 83/70، 83/20، 66/41،83/45، 16/29 و 33/83 درصد و برای بخش پایین دست فنجان پاشمان به ترتیب و 35/68، 92/13، 89/51، 70/36، 77/41 و 94/75 درصد مشاهده شد. بررسی تاثیر دوره های زمانی نشان داد که در دوره های زمانی 32 و هشت هفته بیش ترین کاهش در مقدار فرسایش پاشمانی مشاهده شد. نتایج آماری نشان داد که اثر بازه زمانی و تیمار و اثر متقابل آن ها بر کاهش پاشمان کل و پاشمان خالص در سطح 99 درصد معنی دار بود. هم چنین اثر بازه زمانی و اثر متقابل بازه زمانی و تیمار بر کاهش پاشمان بالادست و پایین دست (بجز اثر متقابل بازه زمانی و تیمار بر پاشمان بالادست) در سطح 99 درصد معنی دار بود.

    نتیجه گیری

    اضافه کردن این افزودنی ها به خاک باعث کاهش فرسایش پاشمانی خاک شد. هم چنین اثر گذشت زمان نیز باعث تاثیر بیش تر افزودنی ها برای کاهش مقدار فرسایش پاشمان گردید. در بین افزودنی های مورد استفاده اثر افزودنی کمپوست بر کاهش فرسایش پاشمانی بیش تر بود چرا که این افزودنی با افزایش پایداری و تخلخل خاک می تواند باعث اتصال ذرات خاک شده و در نتیجه مقاومت آن ها را در برابر انرژی باران افزایش دهد. در نهایت می توان بیان نمود که کاربرد افزودنی های به صورت جداگانه و ترکیبی می تواند تغییرات مثبتی بر کاهش پاشمان خاک داشته باشد که خود منجربه کاهش هدررفت خاک در دراز مدت خواهد شد.

    کلیدواژگان: افزودنی های خاک، دوره های زمانی، پاشمان بالادست و پایین دست، فرسایش پاشمانی، فرسایش خاک
  • امید بهمنی*، وحید اطلسی پاک، مهیار قیطرانی صفحات 225-237
    سابقه و هدف

    مواد آلی سبب بهبود وضعیت فیزیکی خاک شده و با توجه به افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک ، الگوی جذب آلاینده را تغییر داده و از آبشویی آن ها به آب های زیر زمینی جلوگیری به عمل می آورد. انتشارپذیری یکی از مهم ترین پارامترهای مورد استفاده در معادله جابجایی-انتشار است که مقدار آن می تواند تابع فاصله انتقال و همچنین ویژگی های محیط متخلخل باشد. هدف از این تحقیق بررسی روند آبشویی دلتامترین در ستون های خاک تحت تاثیر بیوچار بوده است و در طی این مطالعه منحنی رخنه و ضریب انتشار پذیری این آفتکش در ستون های عمودی خاک تعیین گردید.

    مواد و روش ها

    این تحقیق در ستونهای خاک با ارتفاع 15 و 30 سانتی متری و در بازه ی زمانی 12 ، 23 ، 56 و 112روزه و شامل سطوح 5/1 و 3 درصد بیوچار گندم و تیمار شاهد بصورت طرح فاکتوریل بر پایه ی کاملا تصادفی اجرا گردید. غلظت مورد استفاده آفت کش دلتامترین 300 سی سی در هر هزار لیتر در هر هکتار بود. جهت تعیین غلظت باقی مانده فقط یک بار آفت کش با دوز توصیه شده به سطح پاشیده شد و سپس با توجه به سیکلهای آبیاری در نظر گرفته شده تغییرات آفت کش در طول زمان و در عمق های 15 و 30 سانتی متری ستون های خاک مورد مطالعه قرار گرفت. در این پژوهش از روش تحلیلی بریگهام برای بدست آوردن ضریب انتشار پذیری استفاده شد. تجزیه واریانس و مقایسه میانگین ها در تیمارهای مورد بررسی با استفاده از آزمون آماری LSD و با نرم افزار SAS 9.4 انجام شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که غلظت باقی مانده ی آفت کش در عمق صفر تا 15 سانتی متری تیمار های بیوچار 5/1 و 3 درصد وزنی نسبت به شاهد به ترتیب 26 و 43 درصد و در عمق 15 تا 30 سانتی متری به ترتیب 37 و 17 درصد کاهش یافته است. بر اساس نتایج حاصله جذب و تثبیت آفت کش در خاک بوسیله ی تیمار بیوچار 3 درصد وزنی بیشتر از سایر تیمار ها بوده است. در تیمار شاهد با افزایش عمق ضریب انتشار پذیری کاهش یافت، در تیمار اصلاح شده با بیوچار 5/1 درصد با افزایش طول نمونه ضریب انتشار پذیری افزایش پیدا کرد و در تیمار بیوچار 3 درصد با افزایش طول نمونه ها ضریب انتشار پذیری کاهش چشمگیری یافت. ضریب انتشار پذیری دلتامترین در ستون های 15 سانتی متری برای تیمار های شاهد ، بیوچار 5/1 درصد ، بیوچار 3 درصد به ترتیب 37/5 ، 1 ، 59/3 سانتی متر و در ستون های 30 سانتی متری به ترتیب 91/3 ، 27/1 ، 92/0 سانتی متر بدست آمد.

    نتیجه گیری

     تولید بیوچار بسیار راحت و مقرون به صرفه بوده و در محدود کردن حرکت و تثبیت آفت کش در خاک موفق بوده و با افزایش درصد وزنی آن در خاک می توان جذب آفت کش به سطح ویژه ی بیوچار ها را افزایش داد.

    کلیدواژگان: بیوچار، منحنی رخنه، ضریب انتشار پذیری
|
  • Ali Tamaskani Zahedi, Hossein Barani *, Shahroo Mokhtari, Abdolreza Bahremand Pages 1-25
    Background and objectives

    Predicting the hydraulic behavior of the river in the face of possible floods is of particular importance to reduce the risk and damage to urban areas, facilities under construction, farms and other uses around the river. Hydraulic models are the most efficient tool for planning and developing structural and non-structural methods of flood management and reduction. Simulation of river hydraulic behavior is necessary to predict hazardous points and determine flood damage in different conditions as well as flood insurance. The purpose of this study was to use the LISFLOOD-FP two-dimensional hydraulic model and a 5m high digital elevation model to provide a flood zone with a return period of 500 years and then hazard and damage maps for the Araz Kooseh area on the southwest side of Gonbad city.

    Materials and methods

    In this study, the area of Chehel Chay River located at Araz Kooseh was studied. The LISFLOOD-FP two-dimensional hydraulic model outputs were used to calculate the risks associated with flooding, including the risks of water flooding, its severity, and the depth of water flooding that affects people or the environment. After collecting the data and using a series of equations, the risk was calculated and the data were graphically represented as hazard maps. The calculated risk included flood risk to people, buildings, infrastructure, and a building damage map.

    Results

    In this study, for floods with a return period of 500 years, the highest probability of mortality was 10.08% and the highest probability of bodily injury was 34.81% and the highest amount of damage to buildings was estimated at 8300 million Rials.

    Conclusion

    Based on theoretical experiences, one of the appropriate methods for flood management is to determine the extent of flood progress and its height relative to the ground and also to determine the characteristics of floods. These characteristics include the speed and direction of flood progress in different return periods, which are called hazard maps. Determining these criteria can lead to a reduction in flood damage in different areas. All four hazard maps including Risk of fatality, Risk of injury to people and Physical Risk Assessment for buildings as well as Economic flood risk to buildings maps showed that the northeast side of the river is the most vulnerable part of the study area. Due to high density construction in those areas, weakness in the strength of buildings and the antiquity of some buildings, awareness of the people and municipalities about the severity of flood risk and understanding the hydraulic behavior of the river is important.

    Keywords: Araz Kooseh, Hazard Map, two-dimensional model, LISFLOOD-FP
  • Hedieh Khodakhah, Khalil Ghorbani *, Meysam Salarijazi, Mohammad Abdolhosseini Pages 27-52
    Background and Objectives

    One of the essential factors in the programming and management of water resources is predicting the amount of runoff. Increasing the accuracy in predicting runoff will increase the efficiency of programming and management; therefore, improving the modeling of discharge prediction is a requisite issue. The first aim of this study is to evaluate the efficiency of the multivariable linear regression, M5 decision tree, and time series in predicting the river runoff. The second aim is to analyze the modeling time step (monthly or seasonal) and the effects of model inputs (one delay steps variable against several delay steps variable) on the accuracy of the studied models.

    Material and Methods

    Navrood watershed located in the west part of Gilan province is chosen for the study area in this research. Required data is collected from Kharjgil (1368-1398) and Kholian (1375-1397), including monthly river flow, rainfall, and temperature from Gilan regional water company. The amount of runoff is predicted in two approaches by the received data in monthly and seasonal time steps sing three models of multivariable linear regression, time series, and M5 decision tree. In the first approach, input variables to the model were river flow, rainfall, and temperature with three steps delay. In the second approach, the only variable was river flow with three steps delay. The model evaluation criteria in this research are the mean bias error (MBE), Nash-Sutcliffe efficiency (NSE), and coefficient of determination (R^2).

    Results

    In the first approach and in monthly timestep, M5 decision tree is selected model with MBE-NSE equal to -0.04,0.80 (train) and 0.01,0.72 (test) in Kharjgil station, and -0.01,0.79 (train) and 0.00,0.86 (test) in Kholian station. In the seasonal time step, the criteria for the M5 decision tree in Kholian station are equal to 0.02,0.78 (train), -0.02,0.86 (test), and in Kholian station are -0.01,0.79 (train), 0.00,0.86 (test). This model was the best in this study for the first approach in the seasonal time step. The second approach has led to different findings considering both monthly and seasonal time steps. In the second approach, the criteria in monthly time step for time series model during train and test in Kharjgil station are respectively -0.05,0.47 and 0.10,0.52 and in Kholian are -0.02,0.63 and 0.2,0.49. The selected model criteria for seasonal time step considering train and test are -0.42,0.58 and 0.06,0.83 in Kharjgil station, and 0.09,0.40 and -0.10,0.62 in Kholian station. The time series model is selected in the second approach in the seasonal time step.

    Conclusion

    The findings of this research have shown that in both stations and time steps, the M5 decision tree model has shown a higher accuracy in prediction than the two other models in the first approach. Meanwhile, the decision tree model does not show accurate results in the second approach. Alternatively, compared to two other models in both stations and both time steps, the time series model had a higher accuracy. Findings of this research have emphatically shown that specific approaches in choosing the model's inputs can effectively influence the selected model and the accuracy of modeling.

    Keywords: Runoff, Time series, Multivariable linear regression, Decision tree M5
  • Mahdis Amiri, HamidReza Asgari *, HamidReza Pourghasemi, Chooghi Bairam Komaki Pages 53-76
    Background and Objectives

    A review of the damages caused by landslides proves the need to investigate the factors affecting the occurrence of this phenomenon and the need to predict its occurrence. Landslides are one of the most dangerous natural disasters that cause excessive human and financial losses in the mountains worldwide. Due to their dangerous nature, landslides suddenly disrupt the morphology and cause major damage to residential areas, roads, agricultural lands, etc., in mountainous areas. Fortunately, there are appropriate methodologies for assessing risk and determining the effective risk factors associated with them.

    Materials and Methods

    In this study, the maximum entropy of three replications was applied to Maxent software to investigate landslide susceptibility in the southern areas of the Fars Province, Iran. Thirteen factors were used to prepare the landslide susceptibility map: lithological units (Lu), land use/land cover (LULC), slope percentage (SP), slope aspect (SA), altitude, plan curvature (Plan-C), topographic wetness index (TWI), distance to river (DTR), distance to roads (DTRS), distance to fault (DTF), drainage density (DD), normalized difference vegetation index (NDVI), and annual mean rainfall (AMR). In this study, the lack of multicollinearity among the effective factors was proven using tolerance (TOL) and variance inflation factor (VIF) indicators. In addition, the weights of these 13 factors were determined using the analytic hierarchy process (AHP) model.

    Results

    The results of the AHP method show that, in descending order, lithological units, land use-cover, and slope percentage are the most important factors influencing the occurrence of landslides in the study area. Thirty percent of the landslide points were randomly selected, removed from the modeling data, and used for the evaluation using the ROC/AUC indicator. In addition, the final map of the landslide susceptibility was presented in three scenarios using data replication. The preparation of three different outputs had good accuracy, but the third iteration, with an AUC value of 0.778 (ROC= 77.8%), had the highest accuracy in preparing the landslide susceptibility map. The evaluation of landslide susceptibility maps using the second and third iterations, with AUC values of 0.77 (ROC= 77 %) and 0.640 (ROC= 64%), respectively, had good and moderate accuracy with the highest efficiency in predicting landslide sensitivity. Finally, the highest percentage of landslide susceptibility area according to the first, second, and third repetitions were, respectively, in the moderate sensitivity class (0.03-0.1) with the value of 26.14%, in the moderate sensitivity class (0.04-0.4) with a value of 25.91%, and in the moderate sensitivity class (0.04-0.1) with a value of 25.71%, which was the highest percentage of the landslide area.

    Conclusion

    In general, landslides, due to their dangerous nature, suddenly disrupt the morphology of an area and cause major damage that can be measured in the lithological units of the study area, land-use change, and slope percentage. Therefore, landslides are a complex process that has a devastating effect on the environment and human life and requires more investigation and preventive measures.Keywords: Mass movements mapping, Machin learning, AHP, Effective factors, ROC-AUC indicator, Fars Province

    Keywords: Mass movements mapping, Machin learning, AHP, Effective factors, ROC-AUC indicator
  • Meisam Sadrianzade, Hossein Ghorbanizade Kharazi *, Hossein Esmami, Hossein Fathian, Abdolrasoul Telvari Pages 77-100
    Background and objectives

    When it comes to climate change, the first emphasis should be detecting these changes in high mountainous regions, since they will have a direct impact on water supplies in the major stems. In the Behesht Abad and Koohrang zones of Iran's central Zagros mountains, one of the country's highest mountain ranges, the influence of climate change on snow-rain phase separation in the future is investigated. Because of the Karun River's varied exploitation, understanding how it will evolve in the future and under the effect of climate change is critical. The aim of the research is to determine the consequences of climate change on precipitation in the region, particularly in terms of future changes in snow and rain phases.

    Materials and methods

    For this, the research region's precipitation, temperature, and precipitation type data from 1985 to 2018 were used. For the three scenarios RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5, the National Center for Environmental Protection's (NCEP) atmospheric reanalysis data and the CanESM2 model were used to forecast future climate change. Furthermore, the downscaling was done using the SDSM5.3 model. To find data patterns, the classic and modified Mann-Kendall tests were performed. Fixed temperature approaches, the UBC watershed model, the USCE model, and Kienzel's suggested method were utilized to separate the precipitation phase.

    Results

    To separate the precipitation phase throughout the fundamental period, observational reports were examined, and the approaches Kienzle and USCE gave satisfactory results. Climate change will also produce major changes in the precipitation temperature distribution in the examined mountain region in the future, according to the findings of this study. Also, a significant portion of the influence of climate change on the snow and rain phases. The modifications are done in such a way that rainfall will rise at higher temperatures and decrease at lower temperatures in the prediction period (2026-2060) compared to the observation period (1985-2018). The greatest total rainfall recorded at Shahrekord station during the observation period was 5.7 ° C, which has fallen to 0 ° C in the projected period. The temperature range of precipitation at this station was -10 to +18 degrees Celsius during the observation period, and will climb to an average of -10 to +24 degrees Celsius for all three scenarios over the forecast period. The range of precipitation in the future and measurements at Koohrang station is essentially the same, but climate change has produced a rapid shift in the amount of precipitation in this temperature range. Over example, during the 34-year observation period, the greatest rainfall that occurred at a temperature of 1.6 ° C was a total of 5700 mm, which was reduced to -1.6 ° C and a value of 3700 mm owing to climate change for the next 34 years.The highest limit of the precipitation range at Boroojen station has increased from +18 ° C in the historical era to +24 °C in the anticipated period as a result of the modifications.

    Conclusion

    The results of the trend test on the predicted data demonstrate that it is present in the monthly rainfall in the study stations in a substantial way. The temperature distribution of precipitation varies as a result of these changes, which are caused by the impacts of climate change on the study region.

    Keywords: Climate Change, Snow, Winter Precipitation, Precipitation Phase, RCPs
  • Afsane Farpour, Ali Shahidi *, Abolfazl Akbarpour Pages 101-122
    Background and objectives

    Groundwater reserves in Iran is one of the main sources of water supply that in recent decades, the emergence of factors such as development, increased groundwater extraction and drought has reduced the quantity and quality of these resources. Therefore, proper management should be done to protect and sustain these valuable reserves and to avoid further negative consequences as much as possible. Lack of proper management in the operation of Birjand aquifer, the necessary conditions for subsidence, an irreparable accident, provides this plain. Therefore, given the importance of these valuable reserves, appropriate strategies for the sustainability of these resources should be considered. By increasing awareness about the quality of groundwater in this area and simulating the transfer of potential contaminants in these waters, we can understand the direction and speed of contamination transfer, determine the areas that are at risk of groundwater pollution in the coming years. Identification and analysis of aquifer status were evaluated in order to evaluate the effects of management scenarios.

    Materials and methods

    At first, numerical modeling of Birjand aquifer was performed. MODFLOW numerical simulation of Birjand aquifer area was performed in two permanent and non-permanent modes in 2011. Then the hydraulic conductivity calibration was performed on the mentioned date and validated for two years 1391 and 1392. Then, the necessary scenarios for the project, considering different points for wastewater discharge and artificial feeding, were defined. Finally, the effects of reduction, increase and decrease of 20% harvest on pollutant movement were investigated using MODPATH.

    Results

    The calibration results show that the observed and calculated mid-level error (RMSE) is 1.071 meters, which is desirable. Also, the level calculated by the model indicates the movement of groundwater in the direction of the dominant slope of the region, ie from east and northeast to west and southwest. Also, the way particles move corresponds to the groundwater gradient and in the general direction from east to west. The length of motion of the particle at a given time in the eastern part of the aquifer is less than the western part.

    Conclusion

    According to the applied scenarios, it can be concluded that increasing and decreasing the withdrawal of Birjand groundwater by 20% does not make a significant difference in the direction and route of pollutant transfer during 10,000 days, but the artificial feeding scheme has a significant effect on the transfer Leaves pollutant particles. Therefore, due to the problems in the groundwater of Birjand, the implementation of artificial nutrition plan for this city is necessary.

    Keywords: Contamination transfer, Groundwater flow, GMS, MODFLOW, MODPATH
  • Leila Kashi Zenouzi, Seyed Hasan Kaboli *, Kazem Khavazi Pages 123-144
    Background and Objectives

    Heavy metals are one of the most common pollutants that enter the environment due to industrial activities in human societies and endanger the health of organisms and humans over time. Recently, to decrease negative effects of heavy metals in the environment, the use of bio sorbents produced from industrial and agricultural wastes has been replaced by other methods as a low-cost method. Other biological methods, such as the establishment of some plant species that have the potential to absorb heavy metals, have had acceptable results in the areas around industrial estates or metal mines. Based on Researches' results in other parts of the world, biocrusts play an important role in the uptake of heavy metals and soil purification. Biocrusts are a close community of lichens, mosses, algae, and other soil microorganisms that affect the basic processes of the soil ecosystem. In this study, some of the soil properties and cadmium and lead concentrations in different parts of the Sejzi plain of Isfahan province were investigated and the effect of biological crusts on the concentration of pollutants was investigated.

    Materials and Methods

    After measuring acidity, electrical conductivity, organic carbon, soil texture, lead, and cadmium concentrations, the relationship between the distribution of biocrusts with soil properties and cadmium and lead concentrations was investigated by principal component analysis. Then, using one-way ANOVA, the most important effective features are identified. Based on Duncan's test, the mean values of soil properties measured in five villages located in Sejzi plain were compared with each other at 95% probability level, and finally, the soil of points of Sejzi plain with higher cadmium and lead concentrations were determined.

    Results

    According In all studied sites, the average absorbable lead was more than 80 mg/kg (permissible level). The amounts of cadmium were measured at Fasaran and Sejzi at 2.8±0.6 and 2.38±0.18 mg/kg, respectively, that had been exceeded it's permissible level (2 mg/kg). Also, the results of the principal component analysis showed that in the first component, which is 67.4% of the total variance of the data, the correlation between the percentage of silt was 0.438 and the percentage of sand was measured -0.451. In the second component, which is justified about 48.6% of the total variance of the data, the correlation coefficient of the values of cadmium and lead were estimated 0.388 and -0.438, respectively. The comparison of soil properties in different places showed that the average values of soil salinity, organic matter, silt percentage, cadmium and lead are different in those places.

    Conclusion

    The high concentration of lead and cadmium levels in areas without biocrusts, including Sajzi and Fesaran, were mainly due to human mismanagement and construction of factories, mines, and roads. Also, some intrinsic properties of soil, such as soil texture were effective in the distribution and establishment of biological crusts.

    Keywords: Heavy metals, Lichen, Principal Component Analyses (PCA), Sejzi
  • Majid Danesh *, Hosseinali Bahrami Pages 145-165
    Background & Objective

    Sand fraction is one of the most important soil textural segments which should be highlighted for environmental modeling operations and digital soil mapping projects. Identification, mapping and monitoring of sand content over wide scales using traditional procedures is time-consuming and costly. Also spaceborne and airborne spectroscopy(remote sensing) have some defects compared to the laboratory and field spectroscopy. Hence, to overpower the imperfection of RS technology in relation to investigating the factors with spatial changeability, an apt technology is required. With the advent of Lab Diffuse reflectance Spectroscopy(LDRS) which exploits the fundamental vibration, overtones and combination of functional groups, that became a promising tool related. The present research intends to hyperspectral modeling of sand fraction utilizing the proximal soil sensing tech in some parts of Mazandaran province.

    Materials and Methods

    In accord with supplementary data layers(geology,pedology,landuse,etc.) and stratified randomized sampling method, eventually, 128 samples from 20cm of soil surface of Mazandaran province (scattered parts), were gathered. First of all, sample-set subdivided into two subsets: calibration and validation. Afterwards, using the hyperspectral analyses, multivariate regression analysis-PLSR method with the leave-one-out-cross-validation technique and some preprocessing algorithms such as: spectral averaging,smoothing and 1stderivative(Savitzky-Golay-derivation algorithm), the definitive calibration model with two&four latent vectors according to indices such as R,R2,RMSE,RPD and RPIQ were made. Results&

    Discussion

    During the present research based on the sand hyperspectral modeling in the calibration subset containing 96 samples as well as the validation subset composing of 32 standalone samples, it has been showed the first two and four LVs out of the seven LVs can provide the best estimate of the soils of the study province. Consequently, the calibration process of sand hyperspectral model was done based on the first four LVs and the full LOOCV procedure. Because these number of LVs are able to concentrate the info-variance of sand variable more than 60% and likewise, the info-variance of spectral variables more than of 98%. The best calibrated hyperspectral model predicting sand components resulted with these specs: Rc=0.76,R2C=0.57,RMSEc= 9.77 and SEc of about 9.82. The correlation coefficients(R) of sand contents with the effective spectral domains were calculated as: UV-390nm=0.46, Vis-510to540nm about 0.53, 680to690 about 0.55, NIR- 950to970 about 0.67 and 1100nm=0.70, SWIR-1410 nm=0.76, 1860to1900 about 0.76, 2180to2220 about 0.77; which the specified spectral bands(spectral ranges) with the maximum of R contents indicating their highly impact and influence as the independent predictors on the sand parameter hyperspectral modeling processes at the studied soils of Mazandaran province. Furthermore, the most influential spectral domains involved in the modeling process of sand particles were determined as follows: UV-390nm,Vis-440-540nm,NIR-740-990nm,SWIR-1430-1890,1930,2190-2240,2330-2440nm, which these results were in agreement with others. The quality of calibrated sand hyperspectral model via assays such as Hotelling, adjusted leverage and residual variances was also confirmed. The accuracy assessment specs were as: Rp=0.83,R2p=0.68,RMSEp=8.68,SEp=8.72 and bias=-1.26.

    Conclusion

    Results indicate the apt hyperspectral analyses to estimate the sand based on LV=2: RPDc=1.51,RPIQc=2.44,RPDp=1.78 and RPIQp=2.45, additionally for LV=4:RPDc=1.54,RPIQc=2.48,RPDp=1.75 and RPIQp=2.41 have been gained. On the basis of the RPIQ values which were more than 2, it can be concluded the models are able to estimate the sand contents of Mazandaran soils satisfactorily and showing the acceptable quality of the predicting models utilizing the hyperspectral data. Our results can be the starting point to accurate mapping of sand constituents of soil texture using the RS platforms. It is noteworthy, the characterization of key wavelengths in the hyperspectral modeling of sand components, the upscaling operation as well as constructing the new airborne/satellite hyperspectral sensors can be bettered using the principle wavebands affecting the hyperspectral process so that providing the more precise hyperspectral studying of soil texture constituents using the aerial or space platforms.

    Keywords: Digital mapping, Hyperspectral modeling, PLSR, sand, Spectroscopy
  • Omolbani MohammadReza Pour *, Fariba Pourahmadi, Salman Sharifazari, Parisa Kahkhamoghadam Pages 167-186
    Background and Objectives

    One of the most important crises that most countries are currently ‎facing is the issue of reducing the quality of water resources. Reducing groundwater resources and ‎increasing pollution, reduced the potential for using groundwater for various uses. One of the main ‎reasons for the decline in groundwater quality is the impact of agricultural drainage due to the ‎excessive use of fertilizers and pesticides. Also, industries that in many cases have contaminated ‎groundwater with chemical and hydrocarbon contaminants.‎‏ ‏In addition to these factors, the disposal ‎of sewage in cities and villages through absorbent wells made up of viruses and bacteria also ‎contributes to contaminants‏.‏‎ Groundwater quality monitoring program can ensure the proper quality ‎of water resources for different uses‏.‏‎ Without monitoring, continuous reporting on the quality of ‎the water supply, its evolution, planning for optimal allocation for different uses, assessing the ‎impact of new developments, and designing and implementing management plans is not feasible.‎‏ ‏Identification of homogeneous regions in terms of groundwater quality in Golestan province of ‎northern Iran using Fuzzy Clustering Method combination with genetic algorithm (GA-FCM) was ‎performed on 14 parameters in a 5- year- time step in 2006, 2011 and 2016.‎

    Material and Methods

    To determine the homogeneous regions for each year, the optimal number ‎of clusters was initially obtained. After data clustering in Matlab software, the results of clustering ‎were evaluated qualitatively with Schuler and Wilcox diagrams. For better representation of ‎homogeneous regions, classification maps for the study area were presented.‎

    Result and discussion

    The results showed that the optimum numbers of clusters in 2006, 2011, ‎and 2016 were 6, 5, and 6, respectively. Analysis of groundwater quality classification maps ‎showed that in 2006, cluster no. 6, including 2.7% of the studied wells located within the city of ‎Kalaleh, is poor in terms of drinking and farming groundwater quality. Also, based on the results, it ‎can be seen that 36.8% of the wells across the province were in good condition in terms of quality ‎of drinking and agricultural parameters in 2011. Likewise, 33.33% of the wells are in a moderate ‎condition in terms of drinking quality, and the status of their groundwater has improved in terms of ‎quality since 2006. Also, the results of NSGA- FCM in 2016 showed that most of the parameters ‎‎(5.55% of the wells in the province) in the cluster 3 have a moderate quality.‎

    Conclusion

    The findings of this study showed that the groundwater quality in the province in ‎‎2016 is lower than in 2011, so appropriate management plans should be adopted. Moreover, it was ‎observed that the fuzzy clustering method is a suitable method for assessing and identification of ‎critical region of the quality of groundwater resources, since it considers the uncertainty conditions ‎in the classes of the classification system.‎

    Keywords: clustering, Genetic Algorithm, Water quality, Piper, Wilcox‎
  • Sayyad Asghari Saraskanrood *, Shiva Safari, Elham Mollanouri Pages 187-206
    Background and objective

    Considering the important role of snow in the groundwater cycle, the study of snow characteristics, especially in mountainous regions, seems necessary. Remote sensing technology can be used to study large areas with high spatial and temporal resolution. Synthetic aperture radar sensors with large frequency bands, small wavelengths, and high permeability are preferred in this type of study. Differential Radar interferometry technique Although the volume of information derived from interferometric analysis is high is a powerful tool in calculating the depth of snow, and the Sentinel data set is preferred due to easy access in interferometric studies. On the other hand, the relationship between LST with snow characteristics is considered to be a lot of researchers. In this study, the radar interferometry technique for estimating the depth of snow, as well as the Google Earth Engine, cloud system, has been used to estimate the snow characteristics, including the depth and surface of the snow cover. Also, the relationship between the component of temperature and snow surface and depth is examined.

    Materials and methods

    The Liqvan watershed with an area of 185 kilometers is located in the northwest of the country and East Azerbaijan province. In this study, for extraction of the depth of snows from 4 radar images of Sentinel 1 related to the time interval of December until March 1398 and a radar image associated with September 1398 in SLC format to implement radar interferometry in SARSCAPE software Used. To increase accuracy part of the work was used from the Google Earth Engine system. For this purpose, to extract the surface of the snow cover and its area of the NDSI daily product of the Modis sensor and the monthly NDSI- DEPTH product was used for extraction of the average depth of snow of each snow month in the Google Earth Engine Cloud System. Also, the Daily Product of Mod11A1 Modis Sensor was used to prepare a temperature map to examine the relationship between temperature and snow characteristics.

    Results

    Investigating the map of snow surfaces in the area of all months of the study period in the region showed the highest concentration of snow surfaces in high regions. Due to the outputs of the Google Earth Engine system, the highest and lowest snow cover level is calculated by January with 180 kilometers and December with a value of 83 km. The average and the lowest amount of the depth of snow is related to the February and December months, which utilizes the radar interferometry technique of 32 and 9 centimeters and uses the Snow depth- Inst product in the Google Earth Engine system 24 and 4 centimeters Has shown. The values for regression analysis were obtained between the time series of the surface temperature and the surface of the snow cover, respectively, 0/003 and -3/020 for the parameters of Sig and Z. The R2 variable was also obtained 0/47 about the correlation of the depth of snow and lst.

    Conclusion

    The results of this study indicate the ability of both radar interferometry technique and coding in the Google Earth Engine in calculating the depth of snow. Maps and measures of the depth of snow can be an appropriate tool for managing water resources in the region for various uses. Also, the results of regression coefficients showed a significant relationship between the LST variable and the depth of snow and snow cover. So that the inverse relationship between the two components of LST and the snow cover (SC) and LST, and the depth of snow, as well as the direct relationship between reduced temperature and LST, showed.

    Keywords: Radar interference, Sentinel 1, Snow depth measurement, Liquan catchment, Google earth engine
  • Niusha Mohabbati, Leila Gholami *, Ataollah Kavian, Fatemeh Shokrian Pages 207-224
    Background and objectives

    Splash erosion is the first stage of water erosion process, which results of the particles detachment of soil surface cause by raindrops. One of the efficient methods for reducing splash erosion is the usage of soil conditioners. Soil conservation at splash stage can play an effective role in reducing detachment of soil particles, increasing infiltration and ultimately reducing soil loss. The general purpose of the present study was to changes investigation of the total, net, upstream and downstream splash using conditioners of compost, zeolite and their composition. Zeolite with suitable granolometery cause the improvement of hydrophysical characteristics of soil. In addition, the compost can cause the improvement the structural characteristics of soil. Therefore, in this study used from two conditioners of zeolite and compost with amounts of 5.8 and 7.1 g cm-2, respectively, and their combination for changes investigation of total splash, net splash, upstream and downstream splash with soil texture of loamy-sandy.

    Materials and methods

    The used soil was collected from the depth of 0 to 20 cm and was transferred to the laboratory. The study was performed on scale of splash cups and laboratory conditions using the rainfall simulator at rainfall intensity of 80 mm h-1. Also changes of time periods evaluated for durations of 24 h, two, four, eight, 16 and 32 week. Splash erosion measured by collecting the splash particles during each rainfall and then drying at temperature of 105° C. Physical and chemical characteristics of soil determined using current methods of laboratory. Data of splash erosion analyzed using SPSS software, Duncan test and GLM.

    Results

    The experiments showed that the application of the combination of compost and zeolite on changing the soil splash was the more than their separation effects. The results showed that the combination of compost and zeolite of total splash was with rates of 68.93, 15.53, 49.51, 38.83, 38.83 and 77.66%, respectively, and net splash of 67.27, 10.9, 56.36, 32.72, 47.27 and 72.72% at time periods of 24 h, two, four, eight, 16 and 32 week, respectively. Also, the changes percent of splash changes for the composition of compost and zeolite at the upstream of splash cup observed with amounts of 70.83, 20.83, 83.66, 45.41, 29.16 and 83.33%, respectively, and downstream was amounts of 68.35, 13.92, 51.89, 36.70, 41.77 and 75.94% , respectively. The effect study of time periods showed that the time periods of 32 and eight week had the more reduce at the amount of splash erosion. The statistical results showed that the effect of time period and treatment and their interaction on reducing the total splash and net splash was significant at the level of 99%. Also, the effect of time period and the interaction effect of time period and treatment on reducing the upstream and downstream splash was significant at level of 99%.

    Conclusion

    Adding these conditioners to the soil cause the reducing the soil splash erosion. The time effect also caused the more effect of the conditioners for reducing the amount of slash erosion. Among the used conditioners, the effect of compost conditioner was more than two other conditioners on reducing splash erosion, because this conditioner by increasing the stability and porosity of soil can bind the soil particles and thus the resistance of soil particles increase against the rainfall energy. Finally, it can be stated that the conditioners application separately and combination can be have the positive effects on decreasing soil splash that will lead to reducing soil loss at the long term.

    Keywords: Soil amendments, Soil erosion, Splash erosion, Time Periods, Up, Down-Direction Splash
  • Omid Bahmani *, Vahid Atlasi Pak, Mahyar Ghaytrani Pages 225-237
    Background and objectives

    Organic matter improves the physical condition of the soil and due to the increase in water holding capacity of the soil, changes the pattern of contaminant uptake and prevents them from leaching into groundwater. Dispersion is important factor affecting soil solute transport in porous media that used in the advection-dispersion equation and it is a function of the transmission distance. The aim of this study was to investigate the effect of biochar on the leaching process of deltamethrin in soil columns. During this study, the Breakthrough curve and dispersion coefficient of this pesticide in vertical soil columns were determined.

    Materials and methods

    This study was carried out in soil columns with a height of 15 and 30 cm and in a period of 12, 23, 56 and 112 days and including different levels of 1.5 and 3 WP% (Weight percent) of wheat biochar and control treatment as a completely randomized factorial design. The concentration of deltamethrin used was 300 cc per thousand liters per hectare. To determine the residual concentration, the pesticide was sprayed on the surface only once with the recommended dose and according to the considered irrigation periods, the changes of the pesticide over time and at different depths of the soil columns were studied. In this study, Brigham's analytical method was used to obtain the dispersion coefficient. Analysis of variance and comparison of means in the studied treatments was performed using LSD statistical test and SAS 9.4 software.

    Results

    The results showed that the residual concentrations of pesticides in 1.5 and 3% of biochar treatments compared to the control were decreased 26 and 43%, at depths of 0 -15 cm and 37 and 17% at depths of 15-30 cm respectively. Based on the results, pesticide uptake and stabilization in 3% biochar treatment was more than other treatments. In the control treatment, with increasing soil depth, it was observed that the dispersion coefficient decreased, in the modified treatment with biochar 1.5%, the dispersion increased while in the biochar 3% treatment, the dispersion coefficient decreased significantly by increasing the sample length. Deltamethrin dispersion coefficient in 15 cm columns for control, biochar 1.5 and 3% treatments were 5.37, 1, 3.59 cm and in 30 cm columns 3.91, 1.27, 0.92 cm was obtained, respectively.

    Conclusion

    Biochar production is very convenient and cost-effective and is successful in restricting the movement and stabilization of pesticides in the soil and by increasing its weight percentage in the soil, due to the surface area of biochar can control the movement of pesticides.

    Keywords: Biochar, Breakthrough curve, dispersion coefficient