فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال یازدهم شماره 3 (بهار 1401)
  • سال یازدهم شماره 3 (بهار 1401)
  • تاریخ انتشار: 1401/03/17
  • تعداد عناوین: 9
|
  • مریم شهابی، جواد احدیان*، مرجان نری موسی، مهدی قمشی، حسین عزیزی نادیان صفحات 1-16
    زمینه و هدف

    در این پژوهش اقدام به استفاده از سرریزی جدید با ساختاری  شکل به عنوان مانعی در کالورت شد. به طوری که بررسی عملکرد آن بر تغییرات خصوصیات مقاومت جریان همانند جذر ضریب افت اصطکاک مودی سازه و ضریب زبری مانینگ هدف اصلی پژوهش حاضر قرار گرفتند.

    روش پژوهش

    آزمایش های پژوهش حاضر در مدل فیزیکی موجود در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی آب و محیط زیست دانشگاه شهید چمران اهواز صورت گرفت. این مدل فیزیکی شامل یک فلوم آزمایشگاهی به طول 10 متر، عرض 25/0 متر و ارتفاع 5/0 متر هست. در ابتدای هر آزمایش، سازه ها در فاصله های نسبی مشخص در بستر فلوم چسبانده می شد. در ادامه باگذشت 24 ساعت از چسباندن سازه ها اقدام به تنظیم دبی جریان و شیب فلوم می گردید. دبی های موردنظر از طریق سرریز مثلثی با زاویه 53 درجه واقع در پایین دست فلوم و شیب از طریق جک تنظیم می گردید. به منظور برداشت پروفیل سطح آب از پوینت گیج با دقت 1/0 میلی متر استفاده می گردید.

    یافته ها

    با افزایش دبی بدون بعد در یک فاصله نسبی بین سازه ها و شیب مشخص، ضریب زبری مانینگ سازه کاهش می یابد. به طوری که در شیب 10%، فاصله نسبی بین سازه ها 3/1 مقدار ضریب زبری مانینگ سازه از دبی بدون بعد 20/0 به 43/0 به اندازه 30% کاهش یافت. با افزایش فاصله نسبی بین سازه ها در یک دبی مشخص، ضریب زبری مانینگ سازه کاهش می یابد که این روند همانند اثرگذاری فاصله نسبی بین سازه ها بر جذر ضریب افت اصطکاک مودی سازه است.

    نتایج

    در بررسی روند اثرگذاری سازه راه ماهی V مشخص شد که دبی بدون بعد دارای اثر معکوس بر ضریب اصطکاک جریان و ضریب زبری مانینگ سازه است. از طرفی ارتباط معکوس عدد فرود بر ضریب اصطکاک جریان و ضریب مانینگ سازه مشخص شد. مشخص شد که فاصله نسبی بین سازه ها نیز دارای اثرگذاری معکوس بر ضریب اصطکاک جریان و ضریب مانینگ سازه است. اثرگذاری معکوس عدد رینولدز بر پارامترهای مقاومتی جریان نیز استخراج شد. بهترین حالت سازه راه ماهی با سرریز v شکل پژوهش حاضر در فاصله نسبی بین سازه ها 3/1 و شیب 10% رخ می دهد.

    کلیدواژگان: راه ماهی V شکل، زبری سازه راه ماهی، ضریب افت اصطکاک مودی، ضریب زبری مانینگ
  • سیامک امیری، محمدعلی ایزدبخش*، سعید شعبانلو صفحات 17-30
    زمینه و هدف

    آبشستگی موضعی به عنوان یکی از عوامل مهم که باعث گسیختگی سازه پل ها، موج شکن ها و اسکه ها می شود شناسایی شده است. پیچیدگی مکانیزم آبشستگی باعث شده است که این موضوع یکی از مهم ترین زمینه های مطالعاتی مهندسی عمران باشد. در سال-های اخیر، مطالعات فراوانی بر روی آبشستگی موضعی اطراف پایه های پل انجام گرفته است. به دلیل اهمیت زیاد پیش بینی و تخمین الگوی آبشستگی در مجاورت پایه های پل مطالعات فراوانی بر روی این نوع از سازه ها انجام شده است.

    روش پژوهش

    در این مطالعه برای اولین بار با استفاده از روش جدید ماشین آموزش نیرومند (ELM)، عمق آبشستگی در مجاورت پایه های پل دوقلو شبیه سازی شد. ابتدا پارامترهای موثر شناسایی گردید و چهار مدل ELM توسعه داده شد. سپس به کمک شبیه سازی مونت کارلو و روش اعتبار سنجی ضربدری نتایج عددی اعتبار سنجی شدند. در ادامه تابع فعال سازی sin به عنوان بهترین تابع فعال-سازی تعیین شد. علاوه بر این نتایج ELM با مدل های شبکه عصبی مصنوعی مقایسه گردید که مدل های ELM مقادیر آبشستگی را با دقت بیشتری تخمین زدند. تحلیل عدم قطعیت برای مدل های برتر ELM و ANN اجرا گردید و برای مدل برتر یک رابطه پیشنهاد داده شد. برای کلیه پارامترهای ورودی تحلیل حساسیت مشتق نسبی (PDSA) نیز اجرا گردید. 

    یافته ها

    در میان توابع فعال سازی موجود، تابع sin دارای عملکردی بهینه در مقایسه با سایر توابع فعال سازی بود. با توجه به تجزیه و تحلیل نتایج مدل سازی، مدل ELM 1 به عنوان مدل برتر معرفی شد. این مدل تابعی از کلیه پارامترهای ورودی بود. همچنین با حذف عدد فرود دقت مدل عددی به شکل قابل ملاحظه ای کاهش یافت فلذا پارامتر مذکور نیز به عنوان موثرترین پارامتر در مدل سازی آبشستگی در اطراف پایه های پل دوقلو توسط مدل ماشین آموزش نیرومند شناسایی شد.

    نتایج

    با تجزیه و تحلیل نتایج مدل سازی، مدل برتر ELM معرفی کردید. نتایج مدل های ELM با مدل های ANN نیز مقایسه شد که نشان داده شد مدل های ELM مقادیر آبشستگی را با دقت بیشتری شبیه سازی می کنند. برای مدل برتر ELM یک رابطه برای محاسبه عمق حفره آبشستگی پیشنهاد داده شد و در ادامه تحلیل عدم قطعیت نشان داد که این مدل دارای عملکردی بیشتر از مقدار واقعی بود. علاوه بر این تحلیل حساسیت مشتق نسبی برای پارامترهای ورودی نشان داد که با افزایش عدد فرود مقدار تابع هدف (عمق آبشستگی) افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: ماشین آموزش نیرومند، تحلیل حساسیت مشتق نسبی، عمق آبشستگی، پایه های پل جفت، تحلیل عدم قطعیت
  • سپیده سهامی، علیرضا شکوهی*، بهناز ختار، فربد چهرزاد صفحات 31-46
    زمینه و هدف

    ارزیابی واکنش رودخانه ها به تغییرات طبیعی و دست کاری های ایجاد شده توسط بشر در طبیعت، از اهمیت بالایی در مدیریت کیفیت آب رودخانه برخوردار است. هدف اصلی این پژوهش ارزیابی اثرات منفی مدیریت کمی بدون مدیریت کیفی جریان است. در این راستا با شبیه سازی کیفیت آب در سناریوهای بهره برداری از رودخانه مبتنی بر سیاست های محیط زیستی، منجمله تخصیص حداقل جریان، کاهش کیفیت و فاصله گرفتن شرایط کیفی جریان از استانداردهای پرورش آبزیان با در نظر گرفتن عوامل کیفی و آلودگی های ناشی از توسعه جوامع شهری حاشیه رودخانه ها پرداخته می شود.

    روش پژوهش

    پژوهش حاضر روی رودخانه آزاد رود در منطقه سروآباد استان کردستان انجام شد. در این راستا با اندازه گیری پارامترهای کمی و کیفی در دو دوره ماهانه، مدل کیفی QUAL2KW واسنجی و اعتبارسنجی شد. در بخش اول مطالعه با تغییر دبی جریان بر اساس سناریوهای تخصیص جریان در روش تنانت، وضعیت کیفی رودخانه در طول 22 کیلومتر شبیه سازی شد و در بخش دوم مقادیر پارامترهای کیفی در سناریوهای مختلف مدیریت جریان با مقادیر استاندارد مورد قبول برای پرورش آبزیان (ماهی) مقایسه شد.

    یافته ها

    بر اساس نتایج به دست آمده، در حالی که دبی حداقل زیست محیطی بر اساس روش تنانت برای رودخانه مورد مطالعه m3/sec 1/1 می باشد، دبی کیفی بحرانی یعنی حداقل دبی قابل قبول از نظر کیفی برای ماه اسفند و فروردین به ترتیب 7/7 و 10 مترمکعب بر ثانیه برآورد شد. بررسی ها نشان داد که سناریوی ضعیف تنانت برای تخصیص حداقل جریان زیست محیطی برای تامین الزامات کیفی رودخانه به هیچ وجه مناسب نمی باشد.

    نتایج

    نتایج نشان داد که تخصیص جریان به روش مرسوم و بدون در نظر گرفتن شرایط کیفی رودخانه امکان پذیر نمی باشد و می تواند به شرایط زیست محیطی رودخانه آسیبی جدی وارد نماید. این مطالعه نشان داد که عدم احتساب شرایط کیفی در زمان تخصیص جریان، سبب می شود که سلامت اکولوژیکی جریان از دست رفته و رودخانه از استاندارد لازم برای آبزی پروری برخوردار نباشد.

    کلیدواژگان: مدیریت کمی و کیفی، سناریوهای زیست محیطی جریان، سلامت اکولوژیکی رودخانه، مدل QUAL2KW
  • سپیده مفیدی، ابوالفضل معینی، علی محمدی ترکاشوند*، ابراهیم پذیرا، حسن احمدی صفحات 47-58
    زمینه و هدف

    رفتار رودخانه، از دو دسته عوامل طبیعی و عوامل انسانی تاثیر می پذیرد. عوامل طبیعی مانند وقوع سیل، فرسایش خاک، حرکت توده ای و عوامل انسانی مانند ساخت و ساز تاسیسات، تغییر کاربری اراضی و برداشت شن و ماسه از بستر، نقش اساسی در رفتار و تشدید تغییرات رودخانه دارد. خطرات جدی و جبران ناپذیری که جابه جایی ها و تغییرات رودخانه ها ممکن است به دنبال داشته باشد، ضرورت بررسی مورفولوژی آن را در مرحله مطالعات، قبل از هر گونه اقدامی نمایان می سازد. شبکه آبراهه ها پیوسته مکان خود را براساس زمان، عوامل محیطی و دخالت بشر تغییر می دهند. مطالعه تغییرات آبراهه ها به منظور ارایه راه کارهای مدیریتی برای حفاظت خاک از اهمیت بسزایی برخوردار است. یکی از روش های نوین در این رابطه، استفاده از هندسه فرکتال می باشد. هدف از این پژوهش، محاسبه بعدهای فرکتالی آبراهه و بررسی رابطه آن با خصوصیات مورفومتری حوضه بود.

    روش پژوهش

    بدین منظور نقشه توپوگرافی حوضه مزداران شهرستان فیروزکوه استان تهران تهیه و با استفاده از نرم افزار ARC GIS 10.3 نقشه آبراهه ها تهیه و خصوصیات مورفومتری حوضه تعیین گردید. سپس سه بعد فرکتالی شبکه زهکشی (انشعاب آبراهه)، تراکم زهکشی و مساحت حوضه محاسبه شد. در نهایت با وارد کردن داده‎ های به دست آمده از محاسبات در نرم‎افزارهای SPSS 18 و Curve Expert روابط خصوصیات مورفومتری حوضه با ابعاد فرکتالی بررسی گردید.

    یافته ها

    نتایج نشان داد کم ترین و بیش ترین بعد فرکتالی نسبت انشعاب 25/0 و 99/2، بعد فرکتالی تراکم زهکشی 19/0 و 34/2 و بعد فرکتالی مساحت 76/0 و 60/2 می باشد. میزان بعد فرکتالی نسبت انشعاب، بعد فرکتالی تراکم زهکشی و بعد فرکتالی مساحت کل حوضه به ترتیب برابر 84/1، 71/0 و 46/1 به دست آمد. رابطه بین بعد فرکتالی نسبت انشعاب با مساحت زیرحوضه ها با ضریب تببین 90/0، معکوس و رابطه بین بعد فرکتالی تراکم زهکشی با مساحت و بعد فرکتالی مساحت با مساحت زیرحوضه ها به ترتیب با ضریب تببین 88/0 و 87/0، مستقیم می باشد. هرچه حوضه کشیده تر و ضریب شکل، گردی و کشیدگی کوچک تری داشته باشد، بعد انشعاب کوچک تری خواهد داشت. بعد فرکتالی مساحت با ضریب فشردگی، ضریب کشیدگی، ضریب شکل، نسبت انشعاب، عرض مستطیل معادل و طول مستطیل معادل رابطه مستقیم و با سایر متغیرها رابطه معکوس دارد. براین اساس هرچه حوضه کشیده تر باشد و ضریب شکل و کشیدگی کوچکتری داشته باشد، بعد مساحت کوچکتری خواهد داشت. بعد فرکتالی تراکم زهکشی با ضریب گردی، ضریب فشردگی، ضریب کشیدگی، ضریب شکل، نسبت مساحت، نسبت انشعاب، عرض مستطیل معادل و طول مستطیل معادل رابطه مستقیم و با سایر متغیرها رابطه معکوس دارد. بنابراین با گردتر شدن حوضه، بعد فرکتالی تراکم زهکشی افزایش می یابد.

    نتایج

    باتوجه به ضریب تبیین مدل های به دست آمده برای رابطه ابعاد فرکتالی و خصوصیات مورفومتری، می توان ابعاد فرکتالی مورد بررسی را با استفاده از خصوصیات مورفومتری به راحتی محاسبه و به تحلیل آن ها پرداخت . با توجه به اهمیت خصوصیات آبراهه در مدیریت حوزه های آبخیز از نظر سیل، فرسایش و حفاظت خاک، می توان از مدل های فرکتالی جهت تصمیم گیری سریع و دقیق تر برای مدیریت آبراهه ها استفاده کرد. در آخر با توجه به اینکه استفاده از هندسه فرکتالی روشی نوین در بررسی خصوصیات شبکه آبراهه ها می باشد پیشنهاد می شود در مناطق مختلف با شرایط مورفومتری متفاوت تر، حوضه ها مورد تحلیل فرکتالی قرار گیرند

    کلیدواژگان: استراهلر، شبکه زهکشی، ضریب شکل، نسبت انشعاب، هندسه فرکتالی
  • سمیرا مراد زاده رحمت آبادی، محسن ایراندوست*، رسول میرعباسی صفحات 59-75
    زمینه و هدف

    هدف از این مطالعه تحلیل فراوانی دو متغیره مشخصه های بارندگی با استفاده از توابع مفصل می باشد. برای این منظور، از داده های روزانه بارندگی ایستگاه آلونی واقع در دشت خانمیرزا طی دوره آماری 1391-1365 استفاده گردید. پس از بررسی رویدادهای بارندگی ثبت شده در ایستگاه آلونی در دوره مورد مطالعه (763 رویداد)، مدت زمان بارندگی، عمق بارندگی و سپس شدت بارندگی رویدادها محاسبه گردید. بررسی ها نشان می دهد که در منطقه مورد مطالعه، معمولا رویدادهای بارش با شدت 5 میلی متر بر ساعت و بیشتر منجر به وقوع سیلاب می شوند، لذا در این مطالعه رویدادهایی که منجر به ایجاد سیلاب شده اند برای ادامه محاسبات انتخاب گردیدند. سپس توزیع های رایج در هیدرولوژی بر هریک از مشخصه های بارندگی (مدت، شدت، عمق بارندگی) برازش داده شد و توزیع هایی که بهترین برازش را بر هر یک از مشخصه های بارندگی داشتند، انتخاب گردیدند. در ادامه جهت ایجاد توزیع چندمتغیره مشخصه های بارندگی، از ده تابع مفصل استفاده گردید.

    روش پژوهش

    در این مطالعه در ابتدا مشخصه های بارندگی نظیر شدت، مدت و عمق برای داده های بارندگی که منجر به سیل می شوند استخراج گردید. سپس توابع توزیع حاشیه ای رایج در هیدرولوژی بر مشخصه ها برازش داده شد. در ادامه بعد از انتخاب توزیع حاشیه ای برتر به منظور ایجاد تابع توزیع تجمعی (CDF) به منظور ایجاد توزیع چندمتغیره مشخصه های بارندگی، برازش توابع مفصل کلایتون، علی- میخاییل- حق، فارلی- گامبل- مورگن اشترن، فرانک، گالامبوس، گامبل- هوگارد، پلاکت، فیلیپ- گامبل، جو و گامبل- بارنت بر متغیرهای مذکور به صورت دوبه دو بررسی گردید و برای هر جفت از مشخصه های بارندگی تابع مفصل برتر با مقایسه با مقادیر متناظر مفصل تجربی تعیین گردید. سپس با استفاده از معیارهای نکویی برازش تابع مفصل برتر برای مشخصه های بارندگی تعیین گردید. از آنجاییکه شرط استفاده از توابع مفصل وجود همبستگی بین مشخصه های مورد مطالعه می باشد لذا با استفاده از ضرایب همبستگی اسپیرمن، پیرسون و کندال همبستگی بین مشخصه ها بررسی گردید همچنین موارد دوره بازگشت های توام و شرطی، احتمال توام و شرطی و دوره بازگشت کندال که از مفاهیم اساسی جهت تحلیل بر اساس توابع مفصل می باشند مورد ارزیابی قرار گرفت. 

    یافته ها

    نتایج حاصل از تحلیل نشان داد که تابع توزیع مقادیر حدی (GEV) بر مشخصه های بارندگی (شدت، مدت، عمق) به عنوان تابع توزیع برتر شناخته شد و نتایج حاصل از آزمون نکویی برازش نشان داد که تابع مفصل جو به عنوان تابع مفصل برتر بر مشخصه های (شدت و مدت) و (شدت و عمق) می باشد و تابع مفصل فارلی گامبل مورگن اشترن به عنوان تابع مفصل برتر بر مشخصه های عمق و مدت بارندگی شناخته شد. در ادامه نتایج حاصل از احتمال توام و شرطی نشان داد در زمانی که بارندگی های سیل 8 ساعت باشد برای سطح احتمال 2/0 میزان بارندگی 45 میلی متر خواهد بود و برای احتمال شرطی برای مدت زمان 15 ساعت برای همین سطح احتمال میزان بارندگی 51 میلی متر خواهد بود. نتایج حاصل از دوره بازگشت توام برای حالت عطفی نشان داد که برای عمق بارندگی 60 میلی متر و شدت بارندگی 60 میلی متر در ساعت دوره بازگشت در حالت «و» کمتر از 20 سال می باشد. بر اساس حالت «یا» برای همین مقدار شدت و عمق بارندگی میزان دوره بازگشت کمتر از 10 سال (حدود 6 سال) می باشد. برای دوره بازگشت 25 ساله به شرطی که مدت بارندگی 5/12 ساعت یا بیشتر باشد، عمق بارندگی 75 میلی متر خواهد بود. 

    نتایج

    بر اساس نتایج مقایسه مقادیر مفصل های تیوری با مقادیر متناظر احتمال توام تجربی، تابع مفصل جو به عنوان تابع مفصل برتر برای ایجاد توزیع دومتغیره جفت مشخصه های شدت و عمق بارندگی و همچنین جفت مشخصه های شدت و مدت بارندگی شناخته شد و تابع مفصل فارلی- گامبل- مورگن اشترن برازش مناسب تری بر داده های مدت و عمق بارندگی داشت. در ادامه با استفاده از توابع مفصل برتر برازش یافته اطلاعات مفیدی نظیر احتمال توام و شرطی و همچنین دوره بازگشت های توام و شرطی استخراج گردید. بیشترین میزان عمق بارندگی ثبت شده در ایستگاه آلونی 7/114 میلی متر و مدت زمان آن 40/14 ساعت بوده است، با این مشخصه ها دوره بازگشت شرطی آن تقریبا 50 ساله، برای حالت عطفی «and» این دوره بازگشت 160 ساله و برای حالت فصلی «or» 60 ساله می باشد. نتایج حاصل از دوره بازگشت های توام و شرطی در این تحقیق کاربرد گسترده ای در مطالعات هیدرولوژی و منابع آب داشته که از جمله آنها می توان به تحلیل ریسک سیلاب، خشکسالی، عملیات آبخیزداری و مرتع داری اشاره کرد

    کلیدواژگان: بارندگی، تحلیل دومتغیره، دوره بازگشت، تابع مفصل
  • نیما گلابی زاده، محمدرضا دلالیان، شهرام شاه محمدی کلالق*، مریم حاج رسولی، سیامک ساعدی صفحات 77-88
    زمینه و هدف

    لازمه مطالعه و مدیریت بهتر انتقال املاح در محیط های متخلخل، شناخت رفتار انتقال آن ها با استفاده از مدل های مناسب می باشد. در این تحقیق، مدل های انتقال توده ای-پخش (CDE) و روان-راکد (MIM) به ترتیب به عنوان مدل های فیزیکی تعادلی و غیرتعادلی برای شبیه سازی انتقال بروماید در ستون های خاک جنگلی با بافت لوم رسی و خاک مرتعی با بافت لوم شنی (به طول 10 و قطر 6 سانتی متر) در دو حالت اشباع و غیراشباع بکار گرفته شدند.

     روش پژوهش

    ستون های تهیه شده از خاک هوا خشک شده به قطر 6 و ارتفاع 10 سانتی متر جهت آزمایش های رخنه برومید به کار گرفته شد. آزمایش رخنه بروماید در دو حالت نزدیک اشباع (تحت بار آبی 1- سانتی متر) و اشباع (تحت بار آبی 3 سانتی متر) انجام شد. اشباع نمودن ستون ها از قسمت پایین با محلول زمینه 01/0 مولار Ca(NO3)2 انجام شد. در حالت نزدیک اشباع، محلول ردیاب CaBr2 با غلظت 01/0 مولار (Co) برابر با یک حجم منفذی به صورت پالسی از طریق دیسک نفوذ وارد ستون های اشباع شده از محلول زمینه گردید. در حالت اشباع نیز از یک ظرف ماریوت برای برقراری بار ثابت آبی سه سانتی متری استفاده شد. با شروع ورود پالس به ستون های خاک، نمونه های محلول خروجی به حجم 1/0 حجم منفذی به همراه درج زمان جهت تعیین غلظت بروماید در ظروف پلاستیکی جمع آوری شد. پس از ورود کامل پالس ردیاب (CaBr2) دوباره جریان اشباع ماندگار محلول زمینه (Ca(NO3)2) در ستون ها برقرار و غلظت بروماید با استفاده از یک دستگاه pH متر مجهز به الکترود انتخاب گر برومید اندازه گیری شد. غلظت های اندازه گیری شده تبدیل به غلظت نسبی (C/Co) گردید و منحنی های رخنه از ترسیم C/Co در مقابل زمان (t) و یا حجم منفذی به دست آمد.

     یافته ها

    پارامترهای ضریب تبادل جرمی (ω) و کسر جزء روان (β) به عنوان شاخص تشخیص انتقال تعادلی و غیرتعادلی، به ترتیب با داشتن مقادیر کوچک تر از 100 و کوچک تر از 1 در هر دو نوع خاک مورد مطالعه نشان دادند انتقال بروماید به صورت انتقال نامتعارف یا انتقال غیرفیکی و غیرتعادلی بوده و مدل روان-راکد، نسبت به مدل انتقال توده ای-پخش که بر اساس قانون انتشار فیکی و فرض انتقال تعادلی املاح بنا شده است کارآمدتر بوده و برای شبیه سازی بروماید در ستون های خاک لوم رسی و لوم شنی توصیه می گردد. برازش و مقایسه منحنی های رخنه و مقادیر شاخص های آماری ضریب تبیین (R2) و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) نیز کارایی مدل غیرتعادلی MIM را در شبیه سازی انتقال بروماید در خاک های جنگلی و مرتعی تایید کرد.

    نتایج

    برازش بهتر منحنی های رخنه اندازه گیری شده و برآورد شده بروماید با مدل غیرتعادلی بخصوص در قسمت دم یا انتهایی منحنی های رخنه بیانگر دقت و کارایی بیشتر مدل غیرتعادلی می باشد. با توجه به اینکه نمونه ها به صورت دست خورده در ستون ها جایگزین گشتند لذا می توان گفت شرایط ناهمگنی در ستون های مورد آزمایش برقرار بوده است و بر اساس گزارش Huang و همکاران (2005) و Berkowitz و همکاران (2008) ناهمگنی، می تواند یکی از دلایل توجیه کننده کارایی بهتر مدل های غیرتعادلی در تحقیق حاضر باشد. کارایی بهتر مدل غیرتعادلی روان-راکد نسبت به مدل تعادلی انتقال-پخش در این تحقیق آزمایشگاهی محدود و کنترل شده نمی تواند قضاوت محکم و مطمینی در ارزیابی این مدل ها باشد قضاوت دقیق تر، در گرو انجام تحقیقات و آزمایش ها در شرایط واقعی و مزرعه ای و با لحاظ کردن بیشتر پارامترهای موثر و دخیل اشاره شده خواهد بود.

    کلیدواژگان: انتقال فیکی، انتقال نامتعارف، مدل انتقال توده ای-پخش (CDE)، مدل روان-راکد (MIM)، منحنی رخنه
  • زهرا ابراهیمی گت کش، سید حمیدرضا صادقی* صفحات 89-109
    زمینه و هدف

    پروژه های آبخیزداری به منظور حفاظت از منابع پایه آب، خاک و پوشش گیاهی و تداوم تولید از طریق حفظ حاصلخیزی خاک و پایداری کشاورزی طراحی و اجرا می شوند، لذا شناخت صحیح مشکلات حوزه آبخیز، ضرورتی انکارناپذیر به منظور برنامه ریزی های آینده در خصوص طرح های اجرایی و مدیریت منابع طبیعی محسوب می شود و مدیریت موثر منابع طبیعی کشور و مهار تخریب آن ها مبتنی بر تبیین و اتخاذ ساختار و چارچوب منسجم برای شناسایی صحیح مشکلات حوزه آبخیز و تعیین راهبرد مناسب برای تعیین اقدامات اجرایی به عنوان یک رودیکرد نوظهور در مدیریت حوزه های آبخیز کشور ضروری است. لذا در پژوهش حاضر رویکرد الگویی کاربست ترکیبی رویکردهای فشار-حالت-پاسخ و برنامه ریزی راهبردی در مدیریت جامع و مشکل محور حوزه آبخیز میخ ساز استفاده شد.

     روش پژوهش

    در این پژوهش، برای شناسایی مشکل حوزه آبخیز میخ ساز از مدل مفهومی PSR استفاده شد. معیارهای مناسب برای شناسایی مشکلات در چهار دسته عوامل اقلیمی، هیدورلوژی، انسانی و مورد ارزیابی قرار گرفتند. در همین راستا، شاخص ها و معیارهای تاثیرگذار بر حوزه آبخیز میخ ساز بعد از بررسی خودهمبستگی و هم خطی بین معیارها جمع بندی شد. به دلیل مختلف بودن منابع اطلاعاتی، همه داده ها به ترتیب برای معیارهای با اثر مثبت و منفی بر سلامت منطقه استاندارد شدند سپس از میانگین هندسی برای ترکیب شاخص های فشار-حالت-پاسخ برای هریک از زیر آبخیز ها استفاده شد و در نهایت مشکلات اصلی موجود در بخش های مختلف آبخیز بر اساس ارزش هر یک از عوامل موثر بر طبقه شناسایی شدند. هم چنین برای تعیین راهبرد مطلوب از روش تجزیه وتحلیل راهبردی کیفی و کمی استفاده شده است. در مرحله بعد تحلیل های ارزیابی عوامل درونی و بیرونی پس از شناسایی قوت ها، ضعف ها، فرصت ها و تهدیدها، جدول درونی و بیرونی ایجاد و مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. در نهایت تحلیل برنامه ریزی راهبردی کمی (QSPM) تهیه شد. سرانجام راهبردهایی برای مدیریت حوزه آبخیز میخ ساز ارایه شد.

     یافته ها

    یافته ها نشان داد عمده مشکل حوزه آبخیز میخ ساز مربوط به محدودیت عمق خاک بوده که با تغییرات سطح کاربری اراضی و افزایش فرسایش ویژه، تشدید شده و باعث افزایش خسارت سیل می شود. لذا با دخالت عوامل انسانی، خصوصا تغییر کاربری منجر به بروز مشکلات شده است. در میان معیارهای در نظر گرفته شده به ترتیب عمق خاک، تغییرات سطح کاربری و فرسایش ویژه بدترین وضعیت را به ترتیب با امتیاز 40/0، 51/0 و 53/0 داشته که موجب ایجاد اختلال در عملکرد آبخیز میخ ساز شده اند. تمرکز بر مشکلات اصلی و تعیین کننده از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هم چنین راهبرد مناسب ST می باشد. دست یابی به بیشینه بهره مندی از قوت ها و مزیت های درون بخشی برای مقابله با تهدیدها و آسیب های بیرونی و به کمینه رساندن آن هاست. هم چنین نتیجه تحلیل برنامه ریزی راهبردی کمی نشان داد که ابتدا اولویت با راهبرد کاهش تخریب منابع و سپس راهبردهای کاهش مهاجرت موقت و دایم، افزایش درآمد خانوار و تقویت برنامه های حفاظت خاک و آب با نمره‎های جذابیت به ترتیب 58/1، 52/1، 51/1 و 50/1 در اولویت های بعدی قرار می گیرد. لذا می توان با فرصت ها و قوت های موجود بر ضعف ها و تهدیدهای موجود در حوزه آبخیز مطالعاتی غلبه نمود. 

    نتایج

    پژوهش پیش رو باهدف شناخت مشکلات حوزه آبخیز میخ ساز در غرب مازندران با استفاده از مدل مفهومی فشار-حالت-پاسخ (PSR) و تعیین راهبرد مطلوب برای مدیریت مشکل با استفاده از تحلیل SWOT انجام گرفت. نتایج نشان داد مشکلات اصلی حوزه آبخیز میخ ساز به ترتیب شامل محدودیت عمق خاک، تغییرات سطح کاربری و فرسایش ویژه است. هم چنین نتیجه تحلیل برنامه ریزی راهبردی کمی نشان داد که ابتدا اولویت با راهبرد کاهش تخریب منابع می باشد. نتایج حاصل از بررسی بر ضرورت لحاظ اقدامات اجرایی متناسب با نوع و اهمیت هر یک از عوامل موثر بر شاخص های مطالعاتی در حوزه آبخیز میخ ساز دلالت دارد. لذا راهبرد استفاده از مزیت‏های بالقوه‏ موجود در فرصت های محیطی، باید برای جبران نقاط ضعف موجود در حوزه آبخیز مورداستفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی استراتژیک، ماتریس برنامه ریزی راهبردی کمی، مدل سازی مفهومی، مدیریت سازگار آبخیز
  • جیوانی مانول یان، وریا ویسانی*، حمید جباری، مرجان دیانت صفحات 111-125
    زمینه و هدف

    تغییر شرایط آب و هوایی باعث افزایش شدت تنش ها می شود و امروزه زندگی تمام گیاهان با تغییرات سریع محیط زیستی به چالش کشیده شده است. آب یک جزء مهم در تمام فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاهان است که 80 تا 95 درصد از زیست توده گیاهان علفی را شامل می شود.  بجز در محیط های با رطوبت بالا، گیاهان احتمالا در طول دوره حیات خود در شرایط تنش خشکی قرار می گیرند. تنش خشکی با کاهش کمیت و کیفیت محصول همراه بوده و علاوه بر آن سبب کاهش کارایی مصرف آب و جذب عناصر غذایی در گیاه می گردد. به منظور کاهش اثرات تنش کم آبی در گیاهان، از روش های مختلفی ازجمله تغذیه معدنی با عناصر کم مصرف ازجمله روی استفاده می شود.

    روش پژوهش

    به منظور بررسی واکنش ژنوتیپ های گلرنگ به محول پاشی روی در شرایط تنش خشکی آزمایشی به صورت اسپلیت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج واقع در استان البرز در سال زراعی 99-1398 انجام شد. فاکتورهای آزمایشی شامل تنش خشکی در دو سطح شامل آبیاری معمول (شاهد) و قطع آبیاری از آغاز پر شدن دانه به عنوان عامل اصلی و ارقام گلرنگ شامل اصفهان، لیناس، پدیده، پرنیان و گلدشت و محلول پاشی روی در سه سطح شامل عدم محلول پاشی و کاربرد روی با غلظت های 5/0 و 1 کیلوگرم در هکتار به صورت فاکتوریل به عنوان کرت های فرعی در نظر گرفته شدند. درجه حرارت کانوپی با استفاده از دماسنج مادون قرمز تعیین شد. استخراج روغن از بذور رسیده گلرنگ با دستگاه سوکسله و با استفاده از حلال هگزان انجام گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که تنش خشکی موجب کاهش قطر ساقه، قطر طبق، تعداد طبق در بوته، تعداد دانه در بوته، عملکرد دانه و عملکرد بیولوژیک، عملکرد روغن، محتوای نسبی آب برگ گردید. همچنین تنش خشکی باعث افزایش دمای محیط کانوپی شد. محلول پاشی روی با افزایش عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، عملکرد روغن، محتوای نسبی آب برگ و کاهش دمای محیط کانوپی همراه بود.

    نتایج

    نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد بروز تنش کمبود آب، میزان رشد و نمو و درنتیجه عملکرد بیولوژیک، عملکرد روغن، محتوای نسبی آب برگ گیاه گلرنگ را به طور قابل ملاحظه ای کاهش داد و کاربرد گونه های روی در شرایط آبیاری مطلوب و تنش خشکی باعث بهبود صفات موردبررسی گردید. بر اساس نتایج به دست آمده می توان اظهار داشت که کاربرد روی می تواند یکی از راهکارهای مناسب در جهت تعدیل اثرات ناشی کمبود آب در مرحله پر شده دانه ارقام مورد مطالعه گیاه گلرنگ باشد.

    کلیدواژگان: ارقام گلرنگ، تنش خشکی، روغن، ریزمغذی، محتوای نسبی آب
  • بیژن خاتمی پور، امیر خسروجردی*، محمدرضا کاویانپور اصفهانی، مجید قدسی حسن آباد صفحات 125-141
    زمینه و هدف

    سرریزهای لولایی یکی از سازه های مهم جهت کنترل و تنظیم رقوم هیدرولیکی می باشند. سرریزهای آسانسوری سه لولایی در مقطع مجاری آب به صورت یک یا چند دریچه ای نصب می شوند که هرکدام دارای سیستم محرک مستقل جهت تغییر زاویه بدنه نسبت به کف کانال می باشند. با توجه به اینکه شرایط هیدرولیکی این نوع سرریزها به ویژه در حالت های چند دریچه ای و حالت های مختلف بازشدگی مشخص نمی باشد، در این تحقیق شرایط هیدرولیکی این سرریزها مورد بررسی گرفت. 

    روش پژوهش

    در این پژوهش مدل سازی جریان به منظور تحلیل ضریب دبی سرریز و انتخاب مدل آشفتگی مناسب با استفاده از نرم افزار Ansys CFX و داده های آزمایشگاهی Wahlin و Replogle برای دبی ها و زوایای مختلف انجام گرفت. همچنین مدل های آشفتگی RNG K-e، K-v، K-e استاندارد و SST مورد مقایسه قرار گرفت. با انتخاب مدل آشفتگی، شکل بهینه تاج سرریز آسانسوری در 3 نوع شکل سرریز لبه تیز، دایره ای (لبه بالادست و پایین دست) و نیم دایره (لبه بالادست به صورت گرد گوشه) مورد مطالعه قرار گرفت. 

    یافته ها

    مقایسه نتایج خروجی مدل نشان داد که مدل آشفتگی k-e استاندارد در مجموع تطابق بهتری با قرایت های آزمایشگاهی داشته، بطوریکه برای زوایای کم درصد خطای نسبی محاسبه شده بین 4/1 تا 1/3 درصد کمتر از بقیه مدل ها به دست آمد. با محاسبه عمق آب فلوم بالادست سرریز، خطای نسبی کمتر از 4/4 درصد برای مدل آشفتگی k-e محاسبه گردید که تطابق بسیار خوبی را بین نتایج خروجی مدل و نتایج آزمایشگاهی نشان داد.

    نتایج

    محاسبه ضریب دبی در سرریزهای آسانسوری نشان داد که ضریب دبی برای سرریز با زاویه 70 درجه و لبه تاج نیم دایره به ترتیب 7/0 تا 9/7 درصد بیشتر از سرریزهای با تاج نیم دایره و لبه تیز می باشد. این اختلاف برای سرریز با زاویه 8/27 درجه بین 4/0 تا 2/3 درصد به دست آمد. لذا سرریزهای با لبه تاج نیم دایره بیشترین ضریب آبگذری را دارا می باشند.

    کلیدواژگان: انسیس CFX، سرریز لولایی، مدل آشفتگی، شکل تاج سرریز
|
  • Maryam Shahabi, Javad Ahdiyan *, Marjan Narimousa, Mehdi Ghomeshi, Hossein Azizi Nadian Pages 1-16
    Background and Aim

    In this study, a new overflow with a v-shaped structure was used as a barrier in the culvert. The main purpose of the present study was to investigate its performance on changes in flow resistance properties such as the square root of the Modi friction coefficient and the Manning roughness coefficient.

    Method

    The present study experiments were performed on the physical model available in the hydraulic laboratory of the Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz. This physical model includes a laboratory flume 10 meters long, 0.25 meters wide, and 0.5 meters high. At the beginning of each experiment, the structures were glued to the flume bed at specified relative distances. After 24 hours of gluing the systems, the flume's flow rate and slope were adjusted. The desired flow rate was adjusted using a triangular overflow with an angle of 53 degrees located downstream of the flume and the slope through the jack. A point gauge with an accuracy of 0.1 mm was used to remove the water surface profile.

    Results

    By increasing the dimensionless flow in a relative distance between structures and a certain slope, the manning roughness coefficient of the structure decreases. So that at a slope of 10%, the relative distance between the structures was 1.3, the value of the Manning roughness coefficient of the system from dimensionless flow decreased from 0.20 to 0.43 by 30%. By increasing the relative distance between structures at a certain flow rate, the manning roughness coefficient of the structure decreases, which is similar to the effect of the relative distance between structures on the square root of the friction drop coefficient of the structure.

    Conclusion

    In examining the impact trend of the V-fish structure, it was found that dimensionless flow has an inverse effect on the flow friction coefficient and the manning roughness coefficient of the structure. On the other hand, the inverse relationship between landing number and flow friction coefficient, and manning coefficient of the structure was determined. It was found that the relative distance between the structures also has an inverse effect on the flow friction coefficient and the manning coefficient of the structure. The inverse effect of the Reynolds number on current resistance parameters was also extracted. The best condition of the fish road structure with v-shaped overflow occurs in the relative distance between the 1.3 and 10% slope structures.

    Keywords: V-shaped fishway, roughness of fish way structure, Modi friction drop coefficient, Manning roughness coefficient
  • Siamak Amiri, Mohammad Ali Izadbakhsh *, Saeid Shabanlou Pages 17-30
    Background and Aim

    Local scouring has been identified as one of the important factors that cause the structure of bridges, breakwaters, and piers to rupture. The complexity of the scouring mechanism has made this one of the most important fields of civil engineering studies. In recent years, many studies have been performed on local scouring around bridge piers. Due to the great importance of predicting and estimating the scour pattern in the vicinity of bridge piers, many studies have been done on this type of structure.

    Method

    In this study, for the first time, using a new extreme learning machine (ELM) method, the scour depth near the foundations of the twin bridges was simulated. First, effective parameters were identified and four ELM models were developed. Then, numerical results were validated using Monte Carlo simulation and the cross-validation method. Then the sin activation function was determined as the best activation function. In addition, ELM results were compared with artificial neural network (ANN) models that ELM models estimated scour values more accurately. Uncertainty analysis was performed for the superior ELM and ANN models and a relationship was proposed for the superior model. Partial derivative sensitivity analysis (PDSA) was also performed for all input parameters.

    Results

    Among the existing activation functions, the sin function had the optimal performance compared to other activation functions. According to the analysis of modeling results, ELM 1 model was introduced as the superior model. This model was a function of all input parameters. Also, by removing the landing number, the accuracy of the numerical model was significantly reduced, so the mentioned parameter was identified as the most effective parameter in scouring modeling around the bases of the twin bridges by the model of Strength training machine.

    Conclusion

    By analyzing the modeling results the superior ELM model was introduced. The results of ELM models were also compared with ANN models, which showed that ELM models simulate scour values more accurately. For the superior ELM model, a relation was proposed to calculate the scour hole depth, and further uncertainty analysis showed that this model had a higher performance than the actual value. In addition, the relative derivative sensitivity analysis for the input parameters showed that with increasing the landing number, the value of the objective function (scour depth) increases.

    Keywords: Extreme Learning Machine (ELM), Partial derivative sensitivity analysis (PDSA), Scour depth, Twin bridge piers, Uncertainty Analysis
  • Sepideh Sahami, Alireza Shokoohi *, Behnaz Khatar, Farbod Chehrzad Pages 31-46
    Background and Aim

    Evaluating the response of rivers to natural changes and man-made manipulations are of great importance in managing river water quality. The main purpose of this study is to evaluate the negative effects of quantitative management without qualitative management of river flow. In this regard, by simulating water quality in river exploitation scenarios based on environmental policies, including minimum flow allocation, reduction of flow quality from aquaculture standards, taking into account the quality factors and pollution caused by the development of marginal urban communities, will be discussed.

    Method

    The present study, which should be omitted was conducted on the Azadrud River in the Sarvabad region of Kurdistan Province. In this regard, by measuring quantitative and qualitative parameters in two monthly periods, the QUAL2KW quality model was calibrated and validated. In the first part of the study, the quality of the river along 22 km was simulated by changing the flow rate based on flow allocation scenarios in the Tenant method, and in the second part, the values of qualitative parameters in different flow management scenarios were compared with the accepted standard values for aquaculture (fish).

    Results

    Based on the results, while the minimum environmental discharge according to the Tenant method for the studied river is 1.1 m3/sec, the critical quality discharge for March and April were estimated at 7.7 and 10 m3/sec, respectively. The study showed that the poor tenant scenario is not suitable for allocating the minimum environmental flow to meet the quality requirements of the river at all. 

    Conclusion

    The results showed that the conventional flow allocation method, i.e., without considering the quality conditions of the river, is not suitable and can cause serious damage to the environmental conditions of the river. This study showed that ignoring the quality conditions at the time of flow allocation causes the ecological health of the stream to be lost and the river to not meet the required standard for aquaculture.

    Keywords: Ecological health of the river, Flow environmental scenarios, QUAL2Kw Model, Quantitative, qualitative management
  • Sepideh Mofidi, Abolfazl Moeini, Ali Torkashvand *, Ebrahim Pazira, Hassan Ahmadi Pages 47-58
    Background and Aim

    River behavior is affected by two categories of natural, and human factors. Natural factors such as floods, soil erosion, mass movement and human factors such as facility construction, land-use change, and sand removal from the bed, play a key role in the behavior and intensification of river changes. The serious and irreparable dangers that may be posed by river movements and changes indicate the need to study its morphology in the study phase before any action is taken. The network of streams continuously changes its location based on time, environmental factors and human interventions. It is very important to study the stream changes to provide the should be omitted management solutions for the should be omitted soil conservation. One of the new methods in this regard is to use the should be omitted fractal geometry. The purpose of this study was to calculate the fractal dimensions of the stream and to investigate its relationship with the morphometric characteristics of the basin

    Method

    To do this, a should be added topographic map of the should be added basin in Firouzkouh, Tehran province was prepared. The map of the streams was prepared and the morphometric characteristics of the basin were determined by using the ARC GIS 10.3 software. Then, three fractal dimensions of the should be added drainage network (stream branch), drainage density, and basin area were calculated. Finally, the morphometric characteristics of the basin associated with the fractal dimensions were investigated by entering the data obtained from the calculations in the SPSS 18 and Curve Expert software 

    Results

    The results showed that the minimum and maximum fractal dimensions of the bifurcation ratio were 0.25 and 2.99, of should be omitted the drainage density was 0.19 and 2.34, and of should be omitted the area was 0.76 and 2.60. The fractal dimension of the should be added, the should be added dimension of drainage density, and the should be added fractal dimension of the should be added total area of the basin were 1.84, 0.71, and 1.46, respectively. The fractal dimension of the should be added ratio and the sub-basin area were inversely related with the determination coefficient of 0.90, and the fractal dimension of drainage density and the area and the fractal dimension of an should be added area with the sub-basin area was directly related with the determination coefficients of 0.88, and 0.87, respectively. The more elongated the basin and the lower the form, roundness, and elongation factors, the smaller the bifurcation dimension. the fractal dimension of the area is directly related to the compactness factor, elongation factor, form factor, bifurcation ratio, equivalent rectangle width, and equivalent rectangular length, and is inversely related to other variables. Based on the results, the more elongated the basin and the smaller the form, and elongation factors, the lower the area dimension. The fractal dimension of drainage density is directly associated with the circularity factor, compactness factor, elongation factor, form factor, area ratio, bifurcation ratio, equivalent rectangle width and equivalent rectangular length, and is inversely associated with other variables. Therefore, as the basin becomes more circular, the fractal dimension of the drainage density is increased. Therefore, the fractal dimension of drainage density is increased then as the basin becomes more rounded

    Conclusion

    According to the coefficient of explanation of the obtained models for the relationship between fractal dimensions, and morphometric properties, the studied fractal dimensions can be easily calculated and analyzed using morphometric properties. Due to the importance of stream characteristics in the management of watersheds in terms of flood, erosion, and soil conservation, the fractal models can be used to make quick and accurate decisions for the should be omitted management. Finally, considering that the use of fractal geometry is a new method in studying the characteristics of waterway networks, it is suggested that basins be analyzed fractally in different regions with different morphometric conditions.

    Keywords: bifurcation ratio, drainage network, form factor, Fractal Geometry Strahler
  • Samira Moradzadeh Rahmatabadi, Mohsen Irandost *, Rasoul Mirabbasi Pages 59-75
    Background and Aim

    This study aims to analyze the frequency of bivariate precipitation characteristics using Copula functions. for this purpose, daily rainfall data of Aloni station located in Khanmirza plain during the statistical period of 1986-2012 were used. After evaluating the rainfall events recorded at Aloni station in the study period (763 events), rainfall duration, rainfall depth, and then rainfall intensity of the events were calculated. Studies show that in the study area, usually rainfall events with an intensity of 5 mm/hr and more lead to floods, so in this study, the events that led to floods were selected to continue the calculations. Then, the common distributions in hydrology were fitted to each of the rainfall characteristics (duration, intensity, depth of rainfall) and the distributions that had the best fit to each of the rainfall characteristics were selected. Then, ten Copula functions were used to create a multivariate distribution of rainfall characteristics.

    Method

    In this study, at first rainfall characteristics such as intensity, duration and depth were extracted for rainfall data leading to floods. Then the common margin distribution functions in hydrology were fitted to the characteristics. Then, after selecting the best margin distribution to create the cumulative distribution function (CDF) to create the multivariate distribution of rainfall characteristics, fitting the Copula functions of Clyton, Ali-Mikhaiel-Haq, Farli-Gumble-Morgan Stern, Frank, Galambos, Gamble-Hauggard, Placket, Filip-Gumble, Joe, and Gumble-Barnett on the mentioned variables were studied in pairs and for each pair of precipitation characteristics, the best Copula function was determined by comparing with the corresponding values of the empirical Copula. Then, using good criteria, the fit of the best Copula function for rainfall characteristics was determined. Since the condition for using Copula functions is the existence of a correlation between the studied features, so using Spearman, Pearson, and Kendall correlation coefficients, the correlation between the features was investigated also the cases of joint and conditional return periods, both probability and conditional and Kendall return period, which is basic concepts for analysis based on Copula functions, were evaluated.

    Results

    The results of the analysis showed that the general extreme value distribution function (GEV) on rainfall characteristics (intensity, duration, depth) was known as the best distribution function and the results of the goodness of fit test showed that the Joe Copula function as The superior Copula function is based on the characteristics (intensity and duration) and (intensity and depth) and the Farli Gumble Morgan Stern Copula function was known as the superior Copula function on the depth and duration characteristics of rainfall. The results of both probability and conditional probability showed that when the flooding rainfall is 8 hours, the probability level will be 45 mm for the probability level of 0.2 and the probability of precipitation for the same level for the duration of is not necessary. It can be omitted15 hours. It will be 51 mm. The results of the Joint return period for “and” state showed that for the depth of rainfall of 60 mm and the intensity of rainfall of 60 mm/hr., the return period in the "and" state is less than 20 years. Based on the "or" mode for the same amount of intensity and depth of rainfall, the return period is less than 10 years (about 6 years). For a 25-year return period, provided the duration of the rainfall is 12.5 hours or more, the rainfall depth will be 75 mm.

    Conclusion

    Based on the results of comparing the values of theoretical Copulas with the corresponding values of empirical probability, the Joe Copula function was recognized as the superior Copula function to create a bivariate distribution of rainfall intensity and depth characteristics, as well as a pair of rainfall intensity and duration characteristics. Farli- Gumble - Morgan Stern Copula had a better fit for rainfall duration and depth data. Then, using superior fitted Copula functions, useful information such as probabilistic and conditional probability as well as joint and conditional return periods were extracted. The maximum rainfall depth recorded at Aloni station was 114.7 mm and its duration was 14.40 hours. The seasonal "or" is 60 years old. The results of the joint and conditional return periods in this study have been widely used in hydrological and water resources studies, including flood risk analysis, drought, watershed management, and rangeland management.

    Keywords: Precipitation, Bivariate Analysis, Return Period, Copula function
  • Nima Golabizadeh, MOHAMMADREZA DALAIAN, Shahram Shahmohammadi Kalalagh *, Maryam Hajrasouli, Siamak Saedi Pages 77-88
    Background and Aim

    to better management of solute transport in porous media, it is essential to recognize their transport behavior using appropriate models. In this research, convection-dispersion equation (CDE) and mobile-immobile model (MIM), as physical equilibrium and non-equilibrium models, respectively, were used to simulate the bromide transport through saturated and unsaturated forest soil, with clay loam texture, and rangeland soil, with sandy loam texture, columns (diameter of 6 and height of 10 cm).

    Method

    to obtain the BTCs, the PVC soil columns with a height of 10 and a diameter of 6 cm were prepared. The breakthrough experiment was carried out in near saturation and saturated condition under a water head of -1 and 3 cm, respectively. The soil columns were saturated from the bottom with a Ca(NO3)2 solution of 0.01 molar as the background solution. At near saturation, the CaBr2 solution with a concentration of 0.01 M equal to a pore volume was injected into the saturated columns of the background solution through the infiltration disk. A Mariotte bottle was used to establish a constant water head. After CaBr2 injection started, the effluents with a volume of 0.1 pore volume were collected at different times, and their bromide concentrations were determined using a pH-meter equipped with a bromide selector electrode. After the complete injection of CaBr2, the steady-state saturated flow of the background solution was re-established. The experiment continued until the bromide concentration in the effluent were almost zero. The measured concentrations, by dividing by the initial concentration, were converted to relative concentrations (C/Co). Then the BTCs was plotted as C/Co versus time or the number of pore volumes.

    Results

    The values of mass transfer coefficient (ω<100) and mobile water fraction (β<1) as an indicator for determining the equilibrium and non-equilibrium indicated that bromide transport behavior within these columns was anomalous or non-Fickian transport. Hence, the non-equilibrium or the mobile-immobile model (MIM) is suitable and more efficient than the Fickian-based CDE model. The fitted breakthrough curves (BTCs) and the higher determination coefficient (R2) and the lower root mean square error (RMSE) values of the MIM model compared to those of the CDE confirmed the effectiveness of the MIM model in simulating bromide transport in the forest and rangeland soil columns.

    Conclusion

    Better fit of measured and estimated breakthrough curves of bromide with non-equilibrium model compared to CDE equilibrium model, especially in the tail of breakthrough curves indicates more accuracy and the should be added efficiency of the non-equilibrium model. Given that the samples were replaced in the columns as disturbed, it can be said that heterogeneity conditions were established in the columns experiments. According to Huang et al. (2005) and Berkowitz et al. (2008), heterogeneity could be one of the reasons to justify the better performance of non-equilibrium models in the present study. The high efficiency of the non-equilibrium model compared to the equilibrium model in this controlled laboratory research cannot be a reliable judgment in evaluating these models. Accurate judgment will depend on conducting research and experiments in real and field conditions, taking into account more effective parameters.

    Keywords: Anomalous transport, Breakthrough Curve, CDE model, Fickian-transport, MIM model
  • Zahra Ebrahimi Gatkash, Seyed Hamidreza Sadeghi * Pages 89-109
    Background and Aim

    Watershed management projects are designed and implemented to protect primary resources (i.e., water, soil, and vegetation) and sustain production by maintaining soil fertility and agricultural sustainability, so understanding the problems of the watershed is an undeniable necessity for future planning and implementation of natural resources management. Effective management of the country's natural resources and control of their degradation based on explanation and adoption of a coherent structure and framework to properly identify watershed problems and determine the appropriate strategy to determine the implementation of measures as an emerging approach to watershed management is essential. Therefore, in the present study, a model approach of combining pressure-state-response and strategic planning approaches in comprehensive management and problem-oriented watershed management was used.

    Method

    In this study, the PSR conceptual model was used to identify the problem of the Mikhsaz watershed. Appropriate criteria for identifying problems were evaluated in four categories of climatic factors: hydrology, human and. In this regard, the indicators and criteria affecting the river basin were summarized after examining the autocorrelation and alignment between the criteria. Due to the different sources of information, all data were standardized for criteria with positive and negative effects on the health of the region, respectively. The main problems in different parts of the watershed were identified based on the value of each of the factors affecting the class. Qualitative and quantitative strategic analysis has also been used to determine the optimal strategy. In the next stage, the analysis of internal and external factors, after identifying strengths, weaknesses, opportunities and threats, internal and external tables were created and analyzed. Finally, Quantitative Strategic Planning (QSPM) analysis was prepared. Finally, strategies for managing the Makhsaz watershed were presented.

    Results

    The results showed that the main problem of the Mikhsaz watershed is related to the limitation of soil depth, which is exacerbated by changes land-use and increased specific erosion and, increases flood damage. Therefore, with with should be omitted the intervention of human factors, especially land-use change has led to problems. Among the considered criteria, soil depth, land use changes, and special erosion, respectively, had the worst situation with scores of 0.40, 0.51, and 0.53, respectively, which caused disturbances in the performance of the watershed. Focusing on the main and determining problems is of special importance. ST is also a good strategy. Achieving maximum utilization of internal strengths and advantages to deal with and minimize external threats and damage. Also, the result of quantitative strategic planning analysis showed that the should be added first should be omitted priority is given to the strategy of reducing resource degradation and then strategies to reduce temporary and permanent migration, increase household income and strengthen soil and water conservation programs with attractiveness scores of 1.58 and 52.5, respectively. 1, 1.51, and 1.50 are the next priorities. Therefore, with the existing opportunities and strengths, the weaknesses and threats in the study watershed can be overcome.

    Conclusion

    The present study was conducted to identify the problems of the should be added watershed in western Mazandaran using the conceptual model of pressure-state-response (PSR) and determine the optimal strategy for problem management using SWOT analysis. The results showed that the main problems of the Mikhsaz watershed include limited soil depth, land-use changes, and special erosion. Also, the result of quantitative strategic planning analysis showed that first first should be omitted priority is given to the strategy of reducing resource degradation. The results of the study indicate the need for executive measures commensurate with the type and importance of each of the factors affecting the study indicators in the river basin. Therefore, the strategy of using the potential advantages of environmental opportunities should be used to compensate for the weaknesses in the watershed.

    Keywords: conceptual modeling, integrated watershed management, Quantitative strategic planning matrix, Strategic planning, Watershed adaptive management
  • Jaivani Manoelian, Weria Weisany *, Hamid Jabari, Marjan Diyanat Pages 111-125
    Background and Aim

    Climate change led to increasing the severity of stress, and today’s life of all plants is challenged by rapid environmental changes. Water is an important component in all physiological processes of the should be added, accounting for 80 to 95% of the plant’s biomass. Except in high humidity environments, plants are likely to be exposed to water deficit stress throughout their life cycle. water deficit stress decreases the quantity and quality of the plant product and in addition reduces the water use efficiency as well as reduced the absorption of nutrients. to reduce the effects of water deficit stress on plants, various methods are used, including mineral nutrition with trace elements such as zinc.

    Method

    to investigate the effects of foliar application of zinc on the morph physiological and biochemical traits of safflower cultivars under drought stress, an experiment was conducted as a should be added split-plot based on of should be deleted randomized complete blocks design with three replicates during 2019-2020. Experimental factors include drought stress as the primary factor, and safflower cultivars and zinc foliar application as secondary factors. The plant’s canopy temperature was determined using an infrared thermometer. Seed oil was extracted from the mature seeds of safflower cultivars by the should be added apparatus using hexane solvent.

    Results

    Water deficit stress was applied in two levels (regular irrigation (control) and irrigation cut-off when the grain filling stage begins); safflower cultivars in this experiment were Isfahan, Linas, Padideh, Parnian, and Goldasht; foliar application of zinc was in three levels (0, 0.5 and 1 kg. ha-1 Zn). Results showed that water deficit stress decreased stem diameter, head diameter, number of classes per plant, number of seeds per plant, seed yield, biological yield, oil yield, relative leaf water content. Whereas, water deficit stress increased the should be added of the should be added environment. Foliar application of 1 kg. ha-1 Zn improved seed yield, biological yield, oil yield, relative leaf water content.

    Conclusion

    The results of this study showed that the water deficit stress significantly decreased the growth rate and consequently biological yield, oil yield, and relative water content (RWC) of safflower plants and on the other hand, the application of zinc under optimal irrigation (control) and water deficit stress improved the mentioned traits. Based on the obtained results, it can be stated that the application of zinc can be one of the appropriate solutions to mitigate the effects of water shortage in the grain filling stage of the studied cultivars of safflower.

    Keywords: Drought stress, Oil, relative water content, Safflower cultivars, Zinc
  • Bijan Khatamipour, Amir Khosrojerdi *, Mohammadreza Kavianpour, Majid Ghodsihassanabad Pages 125-141
    Background and Aim

    Pivot weirs are one of the most important structures to control and regulate the water level. Three-Pivot elevator weirs can be installed as one or more gates in a row in the waterways. Each of them has an independent hoist system to change the weir angle relative to the bed. The hydraulic conditions of this type of weirs (especially in multi-gates and different angles) are not studied. Therefore, the hydraulic conditions of these weirs were investigated.

    Method

    In this study, flow modeling was performed to analyze the weir discharge coefficient and select the appropriate turbulence model using Ansys CFX software. The model was evaluated using Wahlin and Replogle experimental data this for should be omitted for different angles, and discharges. Also, RNG K-e, K-v, standard k-e, and SST turbulent models were compared. By determining the turbulence model, the optimal shape of the crest was studied in 3 types: Sharp, circular (upstream and downstream of crest edge in round shape), and semicircular (upstream of crest edge in a round shape).

    Results

    Comparison of the model output results for different turbulence models showed that the standard k-e turbulence model is generally more consistent with laboratory readings so that for low angles the relative error calculated was between 1.4 to 3.1% less than the other models. The should be added error between should be omitted was calculated to be less than 4.4%, which showed a very good agreement between the model output and laboratory results. 

    Conclusion

    The results of calculating the discharge coefficient in elevator weirs showed that the discharge coefficient for weirs with an angle of 70 degrees and the semicircular crest is 0.7 to 7.9 percent higher than the weirs with circular and sharp-crested weirs, respectively. Similarly, the increase of discharge coefficient for weirs with an angle of 27.8 degrees was obtained between 0.4 to 3.2 percent. Therefore, weirs with semicircular crest edges have the highest discharge coefficient.

    Keywords: Ansys CFX, Pivot Weir, turbulence model, weir crest shape