فهرست مطالب

نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)
سال بیست و ششم شماره 1 (پیاپی 99، بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/05
  • تعداد عناوین: 20
|
  • جهانگیر عابدی کوپایی*، وحید عرب نصرآبادی، امیر شیخان صفحات 1-12

    یکی از راه های کاهش بار آلودگی پساب استفاده از تالاب مصنوعی است. در این پژوهش عملکرد تالاب مصنوعی ترکیبی با بستر سنگ معدنی پامیس و گیاه وتیور بر روی پساب شهری مورد بررسی قرار گرفته است. تالاب ترکیبی با مشخصات مذکور در حاشیه تصفیه خانه پساب دانشگاه صنعتی اصفهان احداث شد. به منظور بررسی عملکرد تالاب مصنوعی، اثر زمان های ماند سه و شش روز بر راندمان حذف با استفاده از طرح کاملا تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. در زمان ماند سه روز به طور متوسط در تالاب با جریان عمودی، جریان افقی و تالاب ترکیبی، کلی فرم گوارشی به ترتیب 47/0، 98/3 و99/1 درصد، BOD5 به ترتیب 7/6، 20/9 و 26/9 درصد و  CODبه ترتیب 4/6، 40/0 و 42/7 درصد کاهش یافت. همچنین، در زمان ماند شش روز به طور متوسط در تالاب با جریان عمودی، جریان افقی و تالاب ترکیبی، کلی فرم گوارشی به ترتیب 6/61، 3/99 و 8/99 درصد، BOD5 به ترتیب 10/7، 29/9 و 37/4 درصد و COD به ترتیب 16/0، 86/8 و 88/9 درصد کاهش یافت. ترکیب پامیس به عنوان ماده ای متخلخل با قابلیت جذب عناصر و همچنین گیاه وتیور به عنوان یک گیاه توانا در گیاه پالایی عملکرد بسیار مناسبی را در زمان ماند کم نمایش داد.

    کلیدواژگان: تالاب مصنوعی ترکیبی، وتیور، پامیس، پساب شهری
  • سیده فرشته هاشمی، رویا زلقی*، نعیمه عنایتی ضمیر صفحات 13-27

    در این پژوهش اثر برخی میکروارگانیسم های حل کننده فسفات بر شکل های معدنی فسفر در یک خاک شنی تیمارشده با مواد معدنی و آلی، مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی در سه تکرار با دو فاکتور میکروارگانیسم (شاهد، انتروباکتر، بریوندوموناس و پریفورموسپورا ایندیکا) و کانی (شاهد، آپاتیت (5 درصد وزنی)، آپاتیت (5 درصد) درکنار زیولیت (3 درصد) و آپاتیت (5 درصد) ‏‎درکنار‎‏ ملاس ‏‏(1 درصد)‏) انجام شد. پس از اعمال تیمارها و 60 روز انکوباسیون، اجزای فسفر معدنی خاک و فعالیت فسفاتاز قلیایی اندازه گیری شد. توزیع فسفر در خاک در شکل های اکتاکلسیم فسفات > آپاتیتی > دی کلسیم فسفات > اولسن > آلومینیوم فسفات > آهن فسفات مشاهده شد و کاربرد آپاتیت سبب افزایش همه شکل های فسفر شد. تیمار آپاتیت- زیولیت بسیار موثر بود و هرچند نسبت به کاربرد آپاتیت سبب افزایش معنی دار در فسفر اولسن نشد (که می تواند به دلیل ظرفیت تبادل کاتیونی اندک خاک باشد) اما بر دیگر شکل های فسفر تاثیر معنی دار (p<0.05) داشت و منجر به افزایش شکل دی کلسیم فسفات (%69/2)، کاهش فسفر آپاتیتی (% 34/8) و فسفات آهن (%60/0) شد. کاربرد آپاتیت- ملاس نسبت به کاربرد آپاتیت سبب افزایش معنی دار (p<0.05) دی کلسیم فسفات (%48/9) و اکتاکلسیم فسفات (%29/3) و کاهش معنی دار (p<0.05) فسفر آپاتیتی (%62/1) و فسفر اولسن (%63/9) شد. مایه زنی میکروبی سبب افزایش معنی دار فسفر اولسن و دی کلسیم فسفات و کاهش معنی دار اکتاکلسیم فسفات و فسفر آپاتیتی شد که نشان دهنده توانمندی میکروارگانیسم ها برای افزایش قابلیت دسترسی فسفر است. مجموع نتایج نشان دهنده تاثیر بیشتر انتروباکتر و پریفورموسپورا ایندیکا نسبت به بریوندوموناس است. به نظر می رسد میکروارگانیسم ها در حضور مواد اصلاح کننده متفاوت پاسخ های متفاوتی را ابراز می کنند، به طوری که در تیمارهای آپاتیت و ملاس- آپاتیت فعالیت فسفاتاز قلیایی در پی مایه زنی میکروبی افزایش داشت، درحالی که در تیمار زیولیت- آپاتیت pH کاهش داشته که نشان دهنده تولید اسیدهای آلی توسط میکروارگانیسم ها است.

    کلیدواژگان: آپاتیت، زئولیت، ملاس، جزء بندی فسفر، میکروارگانیسم های حل کننده فسفر
  • سهیلا فرهادی*، مجید گلوئی، آرتمیس معتمدی صفحات 29-39

    یکی از روابط مهمی که در تخمین سیلاب ها و دبی رودخانه ها با دوره بازگشت های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد، رابطه شدت- مدت- دوره بازگشت (IDF) است که دقت آن و نحوه محاسبه پارامتر های موجود در آن، وابسته به وجود داده های بارش کوتاه مدت (15، 30، 60، 120 و غیره دقیقه ای) برای یک دوره آماری طولانی (به طور مثال 30 ساله) است. متاسفانه در بسیاری از ایستگاه های باران سنجی، چنین داده هایی وجود ندارد و آمار بارندگی ها تنها بصورت 24 ساعته در دسترس است. جهت تبدیل حداکثر بارش 24 ساعته به کوتاه مدت در ایران، از روابط تجربی مختلفی استفاده می شود که یکی از آنها رابطه سازمان هواشناسی هندوستان (IMD) است که دقت آن در برخی نقاط دنیا پایین است. در این پژوهش، در ابتدا رابطه سازمان هواشناسی هندوستان (IMD) به یک رابطه ساده تک متغیره تبدیل شده و سپس این متغیر برای تعدادی از ایستگاه های باران سنجی که بارش های کوتاه مدت آن نیز در دسترس می باشد، بدست آمده است. بدین منظور حداکثر بارش های 3، 6، 12 و 24 ساعته استخراج و سپس با استفاده از رابطه ویبول و گامبل دوره بازگشت های مختلف آنها محاسبه شده است. درنهایت با استفاده از رگرسیون داده های واقعی و محاسباتی، متغیر رابطه تغییریافته IMD محاسبه شده است. نتایج نشان داد که اگرچه توان رابطه هندوستان 0/33 است، اما این متغیر برای ایستگاه های مورد مطالعه متفاوت بوده و دامنه تغییراتی بین 0/28 تا 0/35 دارد. جهت مقایسه نیز، رابطه IDF حوضه کردان بدست آمده و سپس نتیجه آن با مقادیر واقعی و رابطه ای که قهرمان پیشنهاد داده است و کاربرد زیادی هم در ایران دارد، مقایسه شده است. نتایج نهایی نشان داد که رابطه تغییریافته (IMD) با وجود سادگی و اتکای آن تنها به یک پارامتر، نتایج بسیار بهتری نسبت به روابط پیچیده قهرمان بدست می دهد که می تواند پس از واسنجی با دقت قابل قبولی در حوضه های مختلف ایران مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: بارندگی کوتاه مدت، رابطه IDF، حوضه رودخانه کردان، مدیریت سیلاب، تحلیل فراوانی
  • علیرضا نورافر، احمد پهلوانروی، محمد نهتانی، وحید راهداری* صفحات 41-54

    یکی از مهم ترین فرایندهای طبیعی در مناطق خشک و نیمه خشک، فرسایش بادی است. دشت سیستان با اقلیم فرا خشک، یکی از مناطق بادخیز کشور بوده که با توجه به خصوصیات خاک منطقه، پدیده فرسایش بادی از شدت زیادی برخوردار است. این پژوهش با هدف بررسی رابطه بین برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک با مقدار آستانه فرسایش بادی در پوشش های مختلف، در قسمتی از ناحیه مرکزی سیستان و در بازه زمانی اردیبهشت و مرداد 1397 انجام شد. به این منظور، با استفاده از نتایج مطالعات میدانی و طبقه بندی تصاویر ماهواره ای، نقشه پوشش اراضی منطقه در پنج طبقه تهیه شد. برای بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، در 50 نقطه در عمق 10 سانتی متری از خاک نمونه برداری و در هر محل آستانه فرسایش بادی، با استفاده از دستگاه تونل باد قابل حمل، تعیین شد. همچنین رابطه میان خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک شامل بافت، رطوبت خاک، وزن مخصوص ظاهری، EC، SAR، ESP، Na+، k+، با میزان سرعت آستانه فرسایش بادی بررسی شد. بر اساس نتایج بدست آمده، بیشترین سرعت آستانه در اراضی با کاربری کشاورزی، برابر 8/2 متر بر ثانیه و کمترین آن، در اراضی تپه ماسه ای برابر 3/8 متر بر ثانیه بود. مقدار سرعت آستانه فرسایش بادی، در اراضی مختلف در مجاورت نواحی ماسه ای، کمتر از میانگین آن پوشش است. همچنین، در منطقه مطالعه در سطح 5 درصد از بین خصوصیات فیزیکی بیشترین اثر معنی دار را بافت خاک و از بین خصوصیات شیمیایی بیشترین تاثیر معنی دار را EC و SAR بر فرسایش-پذیری بادی خاک دارد.

    کلیدواژگان: پوشش اراضی، تونل باد، طوفان گرد و غبار، تپه های ماسه ای، تثبیت خاک
  • امید محمدی، موسی حسام*، خلیل قربانی صفحات 55-70

    با وجود مشکلات زیاد در زمینه تامین آب تاکنون مطالعه ای بر روی دستگاه های استحصال آب از جو انجام نشده است. در این پژوهش با هدف بهینه سازی پارامترهای کنترلی، به بررسی مقادیر آب تولید شده از یک مدل فیزیکی طراحی و ساخته شده توسط تیم، شامل دوفاز (جمع کننده تبریدی و جمع کننده اسفنجی)، در شرایط مختلف جوی پرداخته شد. ابتدا تاثیر فیلتر اسفنجی بر میزان آب به دست آمده سپس جهت بدست آوردن شرایط بهینه، پایلوت در شرایط جوی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. در هر کدام از رطوبت و دماهای متفاوت، مکش های بین 450 تا 1400 دور در دقیقه اعمال شد. در تمام حالات دمای دستگاه در حالت های 2، 4 و 6 درجه زیر نقطه شبنم مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد فیلتر اسفنجی تا 15 درصد (نسبت به حالت بدون اسفنج) باعث افزایش تولید آب می شود. اواپراتور اول بیش از اواپراتور دوم آب تولید می کند. مکش بهینه هوا به داخل دستگاه به مقادیر رطوبت نسبی و دما بستگی دارد. برای اواپراتور اول و دوم به ترتیب دماهای 4 و 6 درجه زیر نقطه شبنم بهینه هستند. با افزایش رطوبت مطلق هوا، سرعت مکش بهینه افزایش یافت. سرعت جریان هوا، تعداد جمع کننده، اختلاف دما با نقطه شبنم و سطوح جذب کننده، در مقدار آب به دست آمده تاثیر گذار بودند. باتوجه به بررسی کیفی، آب به دست آمده دارای کیفیت مطلوب جهت کاربرد در اغلب مصارف حساس است.

    کلیدواژگان: اواپراتور، مکش، نقطه شبنم، رطوبت هوا، فیلتر اسفنجی
  • بیتا مروج الاحکامی*، محمدحسن رحیمیان صفحات 71-83

    پژوهش حاضر به منظور ارایه روشی دقیق و سریع برای تخمین نفوذ از طریق بهینه سازی ضریب زبری مانینگ در آبیاری کرتی انجام شد. روش بهینه سازی دو مرحله ای ضریب زبری مانینگ با توسعه مدل شبیه سازی zimod و با استفاده از روش های گروه نفوذ اولیه  USDA-NRCS (نفوذ مبتنی بر خصوصیات خاک) و گروه نفوذ اصلاح شده (نفوذ مبتنی بر خصوصیات خاک و دبی جریان ورودی) ارایه شد. ارزیابی نتایج مدل با توجه به پیشروی، پسروی و ذخیره سطحی مشاهده شده در مزرعه نشان داد خطای نسبی برآورد حجم ذخیره سطحی با اصلاح روش گروه نفوذ اولیه بین 38 تا 50 درصد کاهش یافت. خطای جذر میانگین مربعات نرمال شده (NRMSE) برای برآورد پیشروی در روش گروه نفوذ اولیه بین 0/22 تا 0/85 بود و در روش گروه نفوذ اصلاح شده بین 0/9 تا 0/5 بود. NRMSE برآورد پسروی در روش گروه نفوذ اولیه بین0/13 تا 0/75 و در روش گروه نفوذ اصلاح شده بین 09/0 تا 19/0 بود. روش ارایه شده مبتنی بر اصلاح روش گروه نفوذ ضمن افزایش دقت برآورد نفوذ نسبت به روش گروه نفوذ اولیه با صرف زمان به مراتب کمتر نسبت به روش های بهینه سازی کامل پارامترهای نفوذ و ضریب زبری مانینگ، قادر به ارزیابی قابل قبول آبیاری کرتی است.

    کلیدواژگان: آبیاری سطحی، اینرسی- صفر، شبیه سازی، نفوذپذیریجج
  • نیما اعلمی، مجتبی صانعی*، هومن حاجی کندی صفحات 85-100

    آبشستگی زیر لوله های انتقال گاز، نفت و آب خطر خمیدگی لوله و شکستن آن را به دنبال دارد. این پدیده می تواند به محیط زیست و صنعت نفت و گاز آسیب های فراوانی وارد کند. در این پژوهش تاثیر تغییرات قطر، فاصله از کف و زاویه قرارگیری لوله های انتقال بر میزان کاهش عمق آبشستگی زیر لوله های مستغرق در بستر رسوبات چسبنده بصورت آزمایشگاهی بررسی شده است. آزمایشها برای حالت آبشستگی زیر لوله با زاویه برخورد صفر، 15 و 30 درجه و در 3 موقعیت روی بستر، فاصله D/2 و D/4 از بستر انجام شد. همچنین، در انجام آزمایشها از سه قطر 10، 20 و 40 میلی متر استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان داد، زاویه برخورد جریان روی مکان قرارگیری بیشینه عمق آبشستگی و نحوه عملکرد گردابه ها موثر است، به طوری که با افزایش زاویه، عمق آبشستگی زیر خط لوله کاهش می یابد و به ازای افزایش فاصله بین لوله و بستر، میزان آبشستگی به صورت معنی داری تا میزان 18 درصد، کاهش پیدا کند، میزان آبشستگی زیر لوله کمتر میشود. همچنین مشاهده شد که قطر لوله بر میزان عمق آبشستگی تاثیر دارد و بدلیل تاثیر روی جریان به سمت پایین و جریان های گردابی، هرچه قطر لوله افزایش یابد، عمق آبشستگی نیز افزایش می یابد. درنهایت با استفاده از داده های آزمایشگاهی حداکثر میزان آبشستگی لوله، رابطه ای بر پایه رگرسیون غیر خطی برای تخمین حداکثر میزان آبشستگی ارایه شد

    کلیدواژگان: آبشستگی، قطر لوله، زاویه برخورد جریان، لوله مستغرق، رسوبات چسبنده، برازش رابطه
  • شیما نصیری، حسین انصاری*، علی نقی ضیائی صفحات 101-115

    مدل های هیدرولوژیکی ابزاری سودمند در برنامه ریزی منابع آب به شمار می روند، اما عملکرد برخی از آنها در مقیاس منطقه ای رضایت بخش نبوده، چراکه این مدل ها مختص مقیاس مکانی خاصی بوده و از طرفی کمبود داده های ورودی نیز به عنوان یک عامل محدود کننده در مدل سازی عمل می کند. یکی از راه های غلبه بر این محدودیت، استفاده از یک مدل جامع انعطاف پذیر در حوضه های آبریز مختلف است. از آن جا که منابع آب سطحی و زیرزمینی در اکوسیستم های زیست محیطی دارای برهم کنشی پویا بوده و یک سامانه منابع آب ترکیبی را تشکیل می دهند، بنابراین، در این مطالعه کاربرد دو روش کلی به نام مدل های یکپارچه و نواحی جفت شده، جهت تلفیق مدل های آب سطحی و زیرزمینی مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسی این روش ها نشان داد که تمرکز اصلی در اکثر مطالعات روی دو پارامتر تغذیه و تبخیر و تعرق و تلاش در راستای افزایش دقت مقادیر این دو مولفه در شبیه سازی است. نتایج حاصل مبین این نکته است که استفاده همزمان از دو مدل SWAT و MODFLOW برای شناخت شرایط هیدرولوژیکی در یک منطقه به خوبی توانسته است نقایص مرتبط با محدودیت های نیمه توزیعی و توزیعی بودن دو مدل را پوشش داده و جریان آب سطحی، زیرزمینی و ارتباط آبخوان- رودخانه را شبیه سازی نماید. این روش می تواند اطلاعات مفیدی را در مورد بیلان آبی حوضه فراهم کرده و به برنامه ریزی دقیق تر منابع آب کمک نماید.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، آب سطحی، مدل تلفیقی، مدل MODFLOW، مدل SWAT
  • فاطمه هوشمند زاده، محمدرضا یزدانی*، فرهاد موسوی صفحات 117-129

    بررسی رفتار پدیده تبخیر از سطح آب یکی از موارد اساسی در طراحی، بهره برداری و مطالعات مربوط به مهندسی آب است. از این-رو، به کارگیری روش های نوین همچون نظریه آشوب در هیدرولوژی و منابع آب به دلیل نوآوری و قابلیت های آن به تازگی مورد توجه قرار گرفته است. از آنجا که نوسانات تبخیر از سطوح آزاد آب ماهیتی دینامیک و غیرخطی دارند، بنابراین، هدف از این پژوهش، بررسی امکان وجود رفتار آشوبی در تبخیر از سطح آزاد آب در ایستگاه سینوپتیک سمنان در مقیاس های زمانی روزانه و ماهانه در سال های 97-1374 با استفاده از مفاهیم نظریه آشوب است. میزان تبخیر روزانه، ماهانه و سالانه این ایستگاه سینوپتیک به ترتیب 8/68، 200 و 2600 میلی متر محاسبه شد. برای بازسازی فضای حالت، به دو پارامتر زمان تاخیر و بعد محاط نیاز است که بدین منظور از میانگین اطلاعات متقابل و نزدیکترین همسایگی کاذب برای برآورد این دو پارامتر استفاده شده است. اولین گام جهت مطالعه یک فرآیند با نظریه آشوب، بررسی آشوبناکی آن است که روش بعد همبستگی از مرسوم ترین روش هاست. ابتدا، بعد تعبیه (محاط) به روش نزدیکترین همسایگی کاذب برابر با 3 محاسبه شد. جهت محاسبه زمان تاخیر، نمودارهای متقابل تبخیر در ایستگاه سمنان در مقیاس های مختلف زمانی رسم شد. بر اساس این روش، اولین مینیمم محلی در نمودار به عنوان زمان تاخیر در نظر گرفته می شود که برای تبخیر در مقیاس های روزانه و ماهانه به ترتیب 30 و 3 به‏دست آمد. برخلاف روش های پیچیده و محاسباتی مرسوم، این نتایج با مشاهده و در حداقل زمان حاصل می شود که به قرار زیر است: داده های ماهانه آشوبی تر از داده های روزانه هستند. پس از محاسبه زمان تاخیر و بازسازی فضای حالت، بعد محاط و سپس شیب نمودار بعد همبستگی به ترتیب 8/8 و 9/8 به دست آمدند.

    کلیدواژگان: بعد همبستگی، تئوری آشوب، ماهیت دینامیک، نزدیکترین همسایگی کاذب
  • صابر جمالی، حسین بانژاد*، عباس صفری زاده ثانی، بهناز هادی صفحات 131-146

    به منظور بررسی اثر تنش های آبی و شوری بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه دارویی نعنا فلفلی آزمایشی به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد در سال 98-1397 با 3 تکرار اجرا شد. تیمارهای مورد بررسی در این پژوهش 4 سطح آبیاری (100 (I1)، 85 (I2)، 70 (I3) و 55 درصد ظرفیت زراعی (I4)) و 4 سطح شوری (0/9 (EC1)، 1/9(EC2)، 2/5 (EC3) و 3/4 دسی زیمنس بر متر (EC4)) بود. نتایج نشان داد که کاهش آب به میزان 15، 30 و 45 درصدی ظرفیت زراعی منجر به کاهش در صفات وزن تر اندام هوایی (به ترتیب 15/8، 28/4 و 30/1 درصد)، وزن خشک اندام هوایی (به ترتیب 7/1، 11/5 و 11/5 درصد) و وزن خشک ریشه (به ترتیب 4/6، 9/2 و 9/2 درصد) شد. همچنین، نتایج نشان داد که استفاده از شوری EC2، EC3 و EC4 به ترتیب منجر به کاهش 12/7، 28/5 و 34/0 درصد (وزن تر اندام هوایی)؛ 3/6، 11/6 و 11/6 درصد (وزن خشک اندام هوایی) و 6/7، 12/4 و 14/6 درصد (وزن خشک ریشه) گردید. نتایج نشان داد که اثر توامان شوری و خشکی منجر به کاهش بهره وری فیزیکی آب شده است، به طوری که بیشترین و کمترین میزان این صفت در گیاه نعنا فلفلی با 3/54 و 2/06 کیلوگرم در متر مکعب در تیمارهای EC1I4 و EC3I1 مشاهده شد. بر اساس نتایج این پژوهش، جهت حصول عملکرد خشک و بهره وری فیزیکی حداکثری آب، استفاده از تیمار EC1I4 توصیه می شود.

    کلیدواژگان: آب شور، بهره وری فیزیکی آب، تابع تولید، تنش آبی، کم آبیاری
  • صدیقه ابراهیمیان، محمد نهتانی*، حسین صادقی مزیدی، اسماعیل سهیلی صفحات 147-159

    اساس آمایش سرزمین پهنه بندی ژیومورفولوژیک سطح زمین است که بر مبنای خصوصیات ژیومورفولوژیک یکسان پهنه بندی تعیین می شود. پهنه هایی که از نظر ژیومورفولوژیک همگن هستند، می توانند با یک روش مدیریت شوند. پهنه بندی سطح زمین، تشخیص عوارض زمین به وسیله ویژگی های اساسی سطح مانند ارتفاع، شیب و جهت شیب است. در این مطالعه به منظور تشخیص محدوده های مناسب برای تغذیه مصنوعی در منطقه کوهستانی گهر و دشت گربایگان در استان فارس، از پهنه بندی کمی سطح زمین با استفاده از ضرایب کمی نسبت به سطح زمین استفاده گردیده است. پهنه بندی سطح زمین به روش کمی با کمک ضرایب ایوانس- شری به دلیل تعیین و تفکیک دقیق تیپ ها، رخساره ها و عوارض سطحی زمین نقش مهمی در تعیین دقیق ترکاربری اراضی دارد. در این پژوهش از مدل های بنیادی شامل مدل های خطی، دایره ای و واگرا استفاده شده است که این مدل های بنیادی با ابعاد پنجره های نه تایی در رتبه درجه دو در نرم افزار متلب به سطح زمین برازش داده و به منظور تعیین میزان برازش این مدل ها از پارامتر مجموع اختلاف مربعات استفاده شده است. علاوه بر این، با استفاده از منطق فازی میزان مناسب بودن محدوده مورد مطالعه برای پخش سیلاب در پنج کلاس مختلف طبق بندی شد که مناسب ترین و نامناسب ترین منطقه برای تغذیه به ترتیب امتیاز 20 و 0 دارا هستند. مناسب ترین مناطق برای تغذیه مصنوعی در پایین دست مخروط ها امتیاز 20 دارد و کلاس نامناسب مربوط به دشت های پایینی مخروط افکنه ها حداقل امتیاز در منطق فازی که معادل صفر است را دارد.

    کلیدواژگان: پخش سیلاب، پهنه بندی کمی، گربایگان، مدل بنیادی، منطق فازی، مکان یابی
  • سعید آزادی، حامد نوذری*، صفر معروفی، بهزاد قنبریان صفحات 161-176

    در تحقیق حاضر به کمک روش تحلیل پویایی سیستم مدلی بسط داده شد تا بتواند سودآوری کشت محصولات زراعی شبکه آبیاری و زهکشی جفیر (ایثارگران) واقع در استان خوزستان را شبیه سازی و بهینه سازی نماید. به منظور اعتباریابی نتایج شبیه سازی نسبت منفعت به هزینه، از شاخص های آماری مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)، خطای استاندارد (SE)، میانگین خطای اریبی (MBE) و ضریب تبیین (R2) استفاده و مقادیر آنها به ترتیب 0/25، 0/19، 0/005- و 0/96 بدست آمد. سپس به منظور تعیین سطح زیر کشت بهینه محصولات زراعی شبکه، با هدف افزایش سودآوری کشت محصولات، الگوی کشت محصولات این شبکه در دو حالت غیر پلکانی و پلکانی در سال های زراعی 1392 الی 1396 تعیین شد. در حالت غیر پلکانی سطح زیر کشت هر محصول زراعی در شبکه از صفر تا 2 برابر وضع موجود تغییر یافت و در حالت پلکانی با توجه به شرایط اجتماعی و فرهنگی ساکنین منطقه، این تغییر به آرامی و در هر سال به میزان 10 درصد وضع موجود بوده است. آنالیز نتایج نشان دهنده موفقیت مدل در بهینه سازی و دست یابی به اهداف مورد نظر داشت و مجموع نسبت منفعت به هزینه در همه سال ها در هر دو حالت پلکانی و غیر پلکانی افزایش یافت. به عنوان نمونه در سال 1396 نسبت به 1395، هزینه های تولید به اندازه 7/1 درصد کاهش و قیمت فروش به اندازه 5/8 درصد افزایش داشت و باعث افزایش میزان منفعت به هزینه در سال 1396 نسبت به سال ماقبل آن شد. نتایج نشان داد مدل حاضر در شبیه سازی و بهینه سازی شبکه آبیاری، الگوی کشت آن و تعریف سایر سناریوها از دقت خوبی برخوردار است.

    کلیدواژگان: الگوی کشت، سودآوری اقتصادی، عملکرد محصول، مدل سازی، نرم افزار VENSIM
  • ناهید آزادی*، فایز رئیسی صفحات 177-194

    بیوچار به عنوان راهکاری کارآمد در بهبود ویژگی های خاک و مدیریت پسماندهای آلی موجب کاهش اثرات تنش های غیرزیستی و افزایش حاصلخیزی خاک می شود. اما، اثر آن بر شاخص های زیستی در خاک های تحت تنش های هم زمان شوری و آلودگی مورد مطالعه قرار نگرفته است. بنابراین، هدف این پژوهش ارزیابی اثر بیوچار باگاس نیشکر بر شاخص های زیستی در یک خاک آلوده به کادمیم در شرایط شور و غیرشور بود. آزمایش به صورت فاکتوریل با 2 فاکتور شوری (شاهد، 20 و 40 میلی مولار سدیم کلرید) و بیوچار باگاس نیشکر (خاک های اصلاح نشده با بهساز آلی، اصلاح شده با باگاس، بیوچار 400 و 600 درجه سلسیوس به میزان یک درصد) در قالب طرح کاملا تصادفی اجرا شد. نتایج نشان داد که شوری با افزایش 17-12 درصدی حلالیت کادمیم موجب تشدید سمیت آن برای ریزجانداران و کاهش محسوس فراوانی و فعالیت جمعیت میکروبی خاک شد. برعکس، کاربرد بیوچار با کاهش غلظت کادمیم (18-14 درصد)، افزایش کربن آلی (127-89 درصد) و کربن آلی محلول (70-4 درصد) موجب کاهش اثر این تنش ها بر جمعیت میکروبی و فعالیت آنزیمی خاک شد. به طور کلی، این پژوهش نشان داد که کاربرد بیوچار باگاس نیشکر با کاهش غلظت کادمیم قابل دسترس ناشی از شوری خاک موجب تعدیل نسبی اثر متقابل شوری و آلودگی کادمیم بر شاخص های زیستی خاک می شود.

    کلیدواژگان: آلودگی کادمیم، بیوچار، تنش شوری، جمعیت میکروبی خاک، دمای گرماکافت، فعالیت آنزیمی خاک
  • علی کسری، امیر خسروجردی*، حسین بابازاده صفحات 195-209

    پژوهش حاضر با هدف محاسبه عدد کاویتاسیون دریچه تحتانی در آبگیر تحتانی سد نسا، به صورت مدل آزمایشگاهی و عددی طرح ریزی شده است. مقادیر فشار استاتیک در طول مدل دریچه تحتانی، توسط 22 پیزومتر تعبیه شده، اندازه گیری شد. برای مشخص کردن نقاط و مناطق با ریسک بالای کاویتاسیون، مقطع طولی دریچه تحتانی به سه بلوک تقسیم بندی شد. این تقسیم بندی براساس تاثیر پارامترهای هیدرولیکی موثر بر پدیده کاویتاسیون معرفی می شود. در بلوک شماره یک، نتایج محاسبه عدد کاویتاسیون نشان داد، این منطقه که در ابتدای جت خروجی سد را در بر می گیرد، سطح خطر، "امکان کاویتاسیون" را نشان می دهد. بررسی ها نشان داد، عدد کاویتاسیون در این منطقه وابسته به ارتفاع آب در کانال بالادست است. برای منطقه شماره دو، نتایج نشان داد، به ازای نسبت موقعیت درنظر گرفته شده به کل طول دریچه تحتانی و در محدود 0/44 و0/9 مقادیر کاویتاسیون، پارامتری از سرعت خروجی جت در دریچه تحتانی هستند. لازم به ذکر است، بررسی سطح خطر در مناطق دوم و سوم به ازای 0/44 = x/L، سطح خطر وابسته به فشار منفی در این مناطق است. همچنین مدل سازی عددی به ازای روش های مختلف مدل آشفتگی نشان داد که مدل آشفتگی K-ε RNG با مش ریز بهترین همخوانی را با نتایج مدل آزمایشگاهی دارد و مقادیر خطای آن به ازای مدل آزمایشگاهی و عددی محاسبه شد.

    کلیدواژگان: کاویتاسیون، فشار استاتیک، دبی، دریچه تحتانی، سرعت
  • مسعود صفوی، علی عصاره*، محمد خرمیان، داود خدادادی دهکردی، اصلان اگدرنژاد صفحات 211-222

    به منظور تعیین تحمل به تنش آبی و بهره وری آب (water productivity) یونجه، آزمایشی به صورت کرت های خردشده در قالب بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در دو سال زراعی 1397 و 1398 در اراضی مرکز تحقیقات کشاورزی صفی آباد با بافت لوم-رسی سیلتی اجرا شد. عامل اصلی چهار سطح تامین نیاز آبی (25 ،50، 75 و 100 درصد) با دور آبیاری ثابت و عامل فرعی پنج رقم یونجه (بغدادی، یزدی، نیک شهری، امید، مساسرسا) بودند. داده های عملکرد علوفه و WP برای شش چین (از خرداد تا اول آبان) با نرم افزار SAS تجزیه واریانس شد. نتایج نشان داد که عملکرد علوفه تر و خشک با تنش آبی، کاهش و درصد علوفه خشک افزایش یافت. بیشترین عملکرد و WP علوفه خشک (به ترتیب 12/4 تن در هکتار و 0/94 کیلوگرم بر مترمکعب) از تیمار تامین 75 درصد نیاز آبی به دست آمد. رقم بغدادی با عملکرد علوفه تر و خشک به ترتیب 39/1 و 10/7 تن در هکتار و WP علوفه خشک 0/9 کیلوگرم بر مترمکعب برتر از سایر ارقام بود. حال آنکه رقم یزدی کمترین عملکرد علوفه تر و خشک (به ترتیب 30/3 و 8/5 تن در هکتار) و WP (75/0 کیلوگرم علوفه خشک بر مترمکعب) را داشت. از این رو برای افزایش بهره وری آب رقم بغدادی با تامین 75 درصد نیاز آبی برای شرایط مشابه با اقلیم شمال خوزستان توصیه می شود.

    کلیدواژگان: کم آبیاری، یونجه، بهره وری آب
  • سید علیرضا اسماعیلی، ابوالفضل مساعدی* صفحات 223-237

    در دهه های اخیر افزایش جمعیت، گسترش شهرنشینی، تغییرات محیطی شهرها و مسایل ناشی از آن یکی از موضوعات مهم در برنامه ریزی صحیح به منظور مدیریت محیط زیست شهری است. یکی از مسایل مطرح در توسعه شهری، موضوع  وقوع سیلاب و آب گرفتگی ناشی از بارندگی های شدید است. در این پژوهش به مدل سازی سیلاب در مسیل زرکش مشهد پرداخته شد. در این راستا با استفاده از آمار بیشترین بارش 24 ساعته سه ایستگاه باران سنجی نزدیک تر به حوضه مسیل زرکش جاغرق، سرآسیاب و طرقبه طی سال های آماری 1364 الی 1390، مقدار بارش به ازاء دوره بازگشت های10، 25، 50، 100 و 200 سال توسط نرم افزار CumFreq استخراج شد. سپس میزان دبی پیک از روش بارش- رواناب سازمان حفاظت خاک آمریکا (SCS) محاسبه شد. مسیل زرکش در حاشیه شهر مشهد است که مدل سازی جریان رودخانه و سیلاب با استفاده از نرم افزارهای Arc GIS ، HEC-GEORAS و HEC-RAS در دو شرایط عدم وجود سازه (پل) و وجود سازه انجام گرفت. از طرفی توسعه شهری و تغییر کاربری اراضی در این منطقه بدلیل حاشیه نشینی شهری گسترش زیادی یافته است. نتایج شبیه سازی سیلاب نشان داد سطوح سیل گیری با دوره بازگشت 50 سال، در شرایط وجود سازه نسبت به حالت بدون سازه به میزان 50 هزار مترمربع معادل 22 درصد افزایش می یابد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که احداث پل بر روی رودخانه، ضریب زبری ناشی از تغییر کاربری و شماره منحنی بدلیل تغییر نفوذپذیری اراضی بر پهنه سیلاب تاثیرگذار هستند.

    کلیدواژگان: توسعه شهری، سیلاب، بارش- رواناب، SCS، HEC-GEORAS، پل
  • آزاده قبادی، مهرداد چراغی*، سهیل سبحان اردکانی، بهاره لرستانی، هاجر مریخ پور صفحات 239-257

    توجه به ارزیابی کیفیت منابع آب زیرزمینی به عنوان مهم ترین منبع تامین آب شرب و کشاورزی از اهمیت بسزایی برخوردار است. از این رو، مطالعه حاضر با هدف ارزیابی کیفی فلزات سنگین در منابع آب زیرزمینی دشت همدان- بهار انجام یافت. بدین منظور، 120 نمونه آب زیرزمینی از 20 ایستگاه در فصول بهار و تابستان سال 1397 به روش مرکب برداشت و مقادیر پارامترهای فیزیکوشیمیایی نمونه ها طبق روش استاندارد و محتوی عناصر در نمونه ها هم به روش طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی (ICP) خوانده شد. نتایج نشان داد که میانگین غلظت آرسنیک، کادمیم، کروم، مس، آهن، منگنز، نیکل، سرب و روی (میکروگرم در لیتر) در نمونه های فصل بهار به ترتیب برابر با 5/08، 0/260، 1/05، 2/70، 1/50، 0/490، 1/50، 7/48 و 1/75 و در فصل تابستان نیز به ترتیب برابر با 20/7، 0/220، 0/950، 7/12، 1/34، 0/490، 1/29، 8/23 و 2/08 و به جز در مورد عنصر آرسنیک در نمونه های فصل تابستان، میانگین غلظت همه عناصر در نمونه های هر دو فصل کوچک تر از حد استاندارد سازمان بهداشت جهانی برای آشامیدن بود. از طرفی میانگین شاخص آلودگی، شاخص آلودگی فلزات سنگین، شاخص ارزیابی فلزات سنگین، شاخص فلزات سنگین و شاخص کیفی در فصل بهار با 7/51-، 9/91، 1/42، 1/42 و 328 به ترتیب بیان گر سطح کیفی آلودگی کم، اندک، کم، تحت تاثیر اندک و آلودگی متوسط و در فصل تابستان نیز با 5/90-، 10، 3/04، 3/04 و 673 به ترتیب بیان گر سطح کیفی آلودگی کم، اندک، کم، تحت تاثیر متوسط و آلودگی زیاد بود. با توجه به توان کشت دو بار در سال در منطقه مورد مطالعه و استفاده بی رویه از انواع کودها و آفت کش های شیمیایی، امکان آلوده شدن منابع آب زیرزمینی این منطقه به فلزات سنگین در طولانی مدت دور از انتظار نیست. از این رو، نسبت به پایش دوره ای و منظم منابع آب زیرزمینی دشت همدان-بهار از نظر غلظت فلزات سنگین توصیه می شود.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، پایش، دشت همدان- بهار، شاخص های کیفی، فلزات سنگین
  • الناز صباغ تازه* صفحات 259-276

    استفاده از کودهای آلی در اصلاح و احیای خاک های شور و سدیمی می تواند از ضرورت استفاده از منابع شیمیایی کلسیم بکاهد. در پژوهش حاضر آزمایش های آبشویی خاک در قالب طرح کاملا تصادفی به صورت فاکتوریل خرد شده با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای اصلی: 1) نوع ماده اصلاح گر شامل کود دامی و کمپوست، 2) سطح ماده اصلاح گر شامل یک، سه و پنج درصد وزنی و 3) مرحله آبشویی در پنج سطح شامل: بدون آبشویی، یک بار، دو بار، سه بار و چهار بار آبشویی هر بار با یک حجم منفذی و با فواصل 30 روزه بود. تمامی ستون ها بعد از اضافه کردن اصلاح گرها به مدت 30 روز تحت انکوباسیون قرار گرفته و سپس آبشویی شدند. صفات در هر ستون، در سه عمق به عنوان فاکتور فرعی بررسی شد. بعد از 120 روز، شوری و درصد سدیم تبادلی خاک تیمار شده با هر دو اصلاح گر به ترتیب به کمتر از پنج دسی زیمنس بر متر و 15 درصد رسید. بعد از 150 روز، غلظت پتاسیم و منیزیم تبادلی توسط هر دو اصلاح گر کاهش یافت. کلسیم تبادلی خاک در پایان ماه پنجم توسط هر دو اصلاح گر افزایش معنی داری پیدا کرد. کارایی سطح یک درصد وزنی از هردو اصلاح گر با سطوح دیگر در بهبود ویژگی های شور و سدیمی خاک برابر بود و بین آبشویی با سه و چهار حجم منفذی در مورد هیچ کدام از اصلاح گرها در اکثر صفات، تفاوتی مشاهده نشد. در تیمار آبشویی با سه حجم منفذی با کاربرد سطح یک درصد وزنی کود دامی و کمپوست،  ECخاک به ترتیب، 80 درصد و 71 درصد و ESPخاک به ترتیب 44/5 درصد و 35 درصد کاهش یافت.

    کلیدواژگان: اصلاح گر آلی، آبشویی، کاتیون های تبادلی، خاک شور و سدیمی
  • معین معصومی، مسعود پورغلام آمیجی*، مسعود پارسی نژاد صفحات 277-294

    در این پژوهش از مدل Drainmod-S برای تغییرات غلظت نمک در خاک و اثر زهکشی زیرزمینی بر میزان آبشویی در یک مدل فیزیکی (لایسیمتر بزرگ) استفاده شد. برای اندازه گیری شوری محلول خاک، عصاره گیر خاک در اعماق 40، 50 و 70 سانتی متری خاک در فاصله 35 سانتی متر از زهکش نصب شد. در این مطالعه، سه سناریو شامل بررسی پروفیل شوری تحت شرایط متعارف (زهکشی میان فصل و پایان فصل)، بررسی پروفیل شوری خاک تحت شرایط مختلف زهکشی و اعمال سناریوی قبل با آب آبیاری شورتر اعمال شد که سناریوی دوم و سوم در چهار مرحله زهکشی بین نشاء و میان فصل (روز 15 تا 20)، زهکشی میان فصل (روز 35 تا 40)، زهکشی بین میان فصل و پایان فصل (روز 55 تا 60) و زهکشی پایان فصل (روز 75 تا 80) انجام شد. نتایج نشان داد که پس از شبیه سازی غلظت کل املاح نسبت به زمان در عمق 40 سانتی متری و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده، مقدار پارامتر ضریب تبیین (R2) برابر با 0/77 به دست آمد که حاکی از شبیه سازی قابل قبول مدل Drainmod-S است. این پارامتر برای شبیه سازی غلظت املاح در عمق 50 و 70 سانتی متر خاک نیز به ترتیب برابر با 0/76 و 0/75 به دست آمد. مقدار پارامتر میانگین خطای مطلق (MAE) نیز بسیار ناچیز بود.

    کلیدواژگان: آب نامتعارف، اراضی شالیزاری، اصلاح اراضی، محیط زیست، نوسانات شوری خاک، Drainmod-S
  • آزاده صفادوست*، ساناز غنی زاده، محسن نائل صفحات 295-307

    این پژوهش به منظور بررسی اثر نوع گیاه (گندم و یونجه) و شیب زمین (5 و 20 درصد) بر آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی در یک خاک لوم رسی انجام گرفت. خاک های نمونه برداری شده در داخل جعبه های فلزی که دارای یک خروجی برای زه آب و یک خروجی برای رواناب بود، ریخته و گیاهان گندم و یونجه در آنها کاشته شد. پس از رشد گیاه محلول کلرید پتاسیم 0/05 مولار به سطح خاک اضافه و آبیاری با استفاده از شبیه ساز باران با شدت 64 میلی متر در ساعت به مدت دو ساعت انجام شد. سپس میزان کلرید و پتاسیم در نمونه های برداشت شده از رواناب و زه آب اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که غلظت اندازه گیری شده پتاسیم به علت ویژگی قابل جذب بودن آن کمتر از کلر بود. منحنی های رخنه کلر و پتاسیم نشان داد که شیب زمین و نوع کشت انتقال کلر و پتاسیم را تحت تاثیر قرار می دهد. زمان رسیدن به نقطه اوج منحنی های کلر و پتاسیم در رواناب به ترتیب کشت گندم با شیب 20 درصد > کشت یونجه با شیب 20 درصد > کشت گندم با شیب 5 درصد > کشت یونجه با شیب 5 درصد  بود؛ و در زه آب به صورت کشت یونجه با شیب 5 درصد >  کشت گندم با شیب 5 درصد > کشت یونجه با شیب 20 درصد > کشت گندم با شیب 20 درصد تغییر کرد. در هر شیب، پوشش گیاهی فشرده یونجه نسبت به گندم میزان آلودگی کلر و پتاسیم را در رواناب کاهش داد، در حالی که در زه آب  به علت توسعه سیستم ریشه ای بزرگتر و عمیق تر، سبب آبشویی بیشتر هر دو ردیاب گردید. بر اساس مطالعه انجام شده تغییر پوشش سطحی گیاهی از گندم به یونجه در زمین های شیب دار برای جلوگیری از آلودگی آب های سطحی پیشنهاد می شود؛ اگرچه فاکتورهای دیگری مانند اقلیم، بافت و ساختمان خاک نیز باید مورد توجه قرار گیرد

    کلیدواژگان: آبشویی، آلودگی، ردیاب، سیستم ریشه ای، منحنی رخنه
|
  • J. Abedi-Koupai*, V. Arab-Nasrabadi, A. Sheykhan Pages 1-12

    One of the ways to reduce the amount of wastewater pollution is the use of constructed wetlands. In this research, the performance of a hybrid constructed wetland with pumice ore and vetiver plant on urban wastewater has been investigated. Hybrid wetlands with these specifications were constructed in the vicinity of wastewater treatment at the Isfahan University of Technology. To evaluate the performance of constructed wetland the effects of three and six days of retention time on the removal efficiency were studied using a completely randomized design. On average, for three days of retention time, in the wetland with the vertical flow, the horizontal flow, and hybrid wetland, fecal coliform was 47.4, 98.3, and 99.1 percent, BOD5 was 7.6, 20.9, and 26.9 percent, and the COD was 4.6, 40.0, and 42.7 percent decreased, respectively. Also, during the six days of retention time in the wetland with the vertical flow, the horizontal flow, and hybrid wetland, fecal coliform was 61.6, 99.3, and 99.8 percent, BOD5 was 10.7, 29.9, and 37.4 percent, and COD was 16.0, 86.8, and 88.9 percent decreased, respectively. The combination of Pumice as a porous material with the ability to absorb the elements as well as vetiver as a plant capable of phytoremediation indicated a very suitable performance during low retention time.

    Keywords: Hybrid constructed wetland, Vetiver, Pumice, Urban wastewater
  • S. F. Hashemi, R. Zalaghi*, N. Enayatizamir Pages 13-27

    This study investigated the effect of the inoculation of the soil with some phosphorus solubilizing microorganisms (PSM) on inorganic P fractions in sandy soil enriched with inorganic and organic amendments. A factorial experiment arrangement was performed in a completely randomized design with three replications, using two factors: microorganisms (control, Entrobacter cloacae, Brevundimonas, and piriformospora indica) and amendments (control, (5%) apatite, (5%) apatite + (3%) zeolite, (5%) apatite + (1%) molasses). A 60-days incubation was performed after the application of treatments. Inorganic P fractionation and alkaline phosphatase activity of soil were measured at the end of the experiment. Phosphorus distribution in soil was as follow: octacalcium phosphate > apatite P > dicalcium phosphate > Olsen p > aluminium phosphate > iron phosphate. The application of apatite increased all of the P mineral fractions. The application of zeolite-appatie was very effective and although did not increase Olsen P (probably because of the low cation exchange capacity of soil), had a significant effect (p<0.05) on other P forms and caused dicalcium phosphate to increase (69.2%) and apatite P and octaclcium phosphate to decrease (34.8% and 60.0%, respectively) compared to apatite application. Application of molasses resulted in significant increases in dicalcium phosphate and octacalcium phosphate (48.9% and 29.3%, respectively) and decreases in apatite P and Olsen P (62.1% and 63.9%, respectively). Microbial inoculation resulted in a significant increase in Olsen P and dicalcium phosphate and a decrease in octacalcium phosphate and apatite P; showing the ability of these organisms to increase the phosphorus availability. Entrobacter and Piriformospora indica were more effective than Brevundimonas. It seems that microorganisms in different substrates had used different mechanisms; such that in apatite and apatite-molasses treatments microbial inoculation resulted in an increase in alkaline phosphatase activity, but in zeolite-apatite treatment, pH had decreased indicating the organic acid production by microorganisms.

    Keywords: Apatite, Zeolite, Molasses, Phosphorus fractionation, Phosphorus solubilizing microorganisms
  • S. Farhadi*, M. Galoie, A. Motamedi Pages 29-39

    One of the important relationships which are used in the estimation of river discharges and floods is Intensity-Duration-Frequency (IDF). The accuracy of this relation is dependent on the accuracy of its parameters which need to be found based on short-duration rainfall depths (such as 15, 30, 60 minutes, and so on) for a long term (i. e. 30 consecutive years). Unfortunately, only 24-hour rainfall depths are available in many rainfall stations in Iran. Various empirical relations are available to convert 24-hour rainfall depth to sub-daily. One of these methods is IMD and its accuracy in some regions is low. In this research, the IMD method was transformed into a single-parameter equation and then, this parameter is evaluated for some rainfall stations in Iran. To do this, maximum 24, 12, 6, and 3-hour rainfall depths were extracted and their frequencies were calculated using Weibull and Gumbel methods. Regional coefficients in the modified IMD method were estimated using a linear regression method. Although the power of the IMD method is 0.33, results showed that this parameter for the rainfall stations ranged from 0.28 to 0.35. To make more comparison, the IDF relation of Kordan’s watershed was calculated using the short-duration rainfall depth which was estimated using the modified IMD, and then, this IDF was compared to observed data and Ghahraman’s relation which is commonly used in Iran. The comparison showed that the modified IMD relation could estimate the short-duration rainfall data better than Ghahraman’s relation. After calibration of the modified IMD relation for various regions in Iran, the sub-daily rainfall depth can be obtained with high accuracy.

    Keywords: Short-duration rainfall, IDF relationship, Kordan’s watershed, Flood management, Frequency analysis
  • A.R. Nourafar, A. Pahlavanravi, M. Nohtani, V. Rahdari* Pages 41-54

    Wind erosion is one of the most important natural processes in arid and semi-arid regions. Sistan plain has a hyper-arid climate and is one of the windy regions of the country. Due to the soil characteristics of the Sistan plain, wind erosion is very intense in this region. In this study, the relationships between some soil's physical and chemical properties and wind erosion were investigated in different land cover in a part of the central region of Sistan in 2018. A map of land cover in five classes was prepared using the results of field studies and the classification of satellite images. Fifty soil samples at a depth of 10 cm were collected to investigate the physical and chemical soil properties and the wind erosion threshold was determined at each location using a portable wind tunnel device. Also, the relationship between physical and chemical soil properties including soil texture, soil moisture, specific apparent weight, EC, SAR, ESP, Na+, k+, with the speed of wind erosion threshold was investigated. According to the results, the highest and the lowest threshold speed were 8.2 and 3.8 m s-1 and occurred in agricultural lands and hilly lands, respectively. The results of this study indicated that the velocity of wind erosion threshold in different lands adjacent to sandy areas is less than the average of that cover. Also, the soil texture, EC, and SAR have the most significant effect on soil wind erodibility at P <0.05 in the study area.

    Keywords: Land cover, Wind tunnel, Dust storm, Sand dunes, Soil fixation
  • Omid Mohamadi, M. Hesam*, KH. Ghorbani Pages 55-70

    Due to many problems in the field of water supply, no study has been done on atmospheric water extraction devices. The objective of this research was to optimize the control parameters and the amounts of water produced from a physical model designed and built by the team including two-phase (refrigeration collector and sponge collector) in different atmospheric conditions were investigated. First, the effect of the sponge filter on the amount of water obtained, then the pilot in different weather conditions were studied to obtain optimal conditions. The suctions of 450 to 1400 rpm were applied at each humidity and temperature. In all the mentioned cases, the temperature of the device was studied at 2, 4, and 6 degrees below the dew point. Results showed that the sponge filter can increase the water produced by up to 15%. The first evaporator produced more water than the second evaporator. The optimal air suction speed inside the device depends on the relative humidity and temperature values. For the first and second evaporators, temperatures below 4 °C and 6 °C are optimal, respectively, and with increasing absolute humidity, the optimum suction speed increases. Parameters such as airflow velocity, number of collectors, temperature difference with dew point, and moisture absorption levels were influential in the amount of water produced. According to the qualitative study, the obtained water has a desirable quality for use in sensitive applications.

    Keywords: Evaporator, Suction, Dew point, Air humidity, Sponge filter
  • B. Moravejalahkami*, M.H. Rahimian Pages 71-83

    The current research was performed to present a quick and proper method for basin irrigation infiltration equation estimation by optimization of the Manning roughness coefficient. A two-level optimization of the Manning roughness coefficient method was presented by developing a zimod simulation model and initial intake families method, USDA-NRCS, (infiltration equation based on soil characteristics), and modified intake families (infiltration equation based on soil characteristics and inflow discharge). The investigation of the results of the model based on observed advance, recession, and surface storage showed the relative error of surface storage volume estimation was decreased by 38 to 50 % by adjusting the initial intake families method. The normalized root mean square error (NRMSE) of the advance estimation was between 0.22 to 0.85 for initial intake families and this parameter was between 0.09 to 0.5 for modified intake families. NRMSE of the recession estimation was between 0.13 to 0.75 for initial intake families and this parameter was between 0.09 to 0.19 for modified intake families. The presented method based on modified intake families increases the accuracy of infiltration estimation as compared to the initial intake families method and can evaluate basin irrigation acceptably. In addition, this method needs less time for basin irrigation evaluation as compared to the complete methods of optimization of infiltration parameters and roughness coefficient.

    Keywords: Surface irrigation, Zero-inertia, Simulation, Permeability
  • N. Alami, M. Saneie*, H. Haji Kandi Pages 85-100

    Scouring holes under the oil, gas, and water pipelines threaten their stability by bending and demolishing. This phenomenon can cause damage to the environment and the oil and gas industry. The present study investigated the effect of the pipe diameter, the height of support, and the angle of the pipeline with flow direction by applying the experimental aspects to the cohesive sediments. The experiments were carried out by considering three angles of deviation as zero,15, and 30 degree based on the flow direction. Three opening gaps were considered through the experiments based on the pipe height as 0, D/2, and D/4 from the sand bed. Furthermore, three pipe diameters were employed to investigate the effect of diameter size. The results indicated that by increasing the angle of deviation, the height of scour hole decreased significantly, however, the raising the opening gap between pipe and bed increased the sediment deposition and it causes the height of scour hole is decreased consequently which was constituted approximately 18 percent. Moreover, the pipe diameter affects the scour hole formation and its effect on a downward jet and horseshoe vortexes and the result indicate by increasing the piper diameter the scour hole is increased based on its effect on the flow configuration. Finally, based on the experimental data, an equation was estimated to predict the scour depth by employing the non-linear regression technique.

    Keywords: Scour hole, Pipe diameter, Angle of deviation, Submerged pipe line, Cohesive sediment, Fitting equation
  • SH. Nasiri, Hossein Ansari*, A.N. Ziaei Pages 101-115

    Hydrological models are useful tools in water resources planning, but some of them do not have satisfactory performance on a regional scale. Hydrological models are appropriate for a specific spatial scale and the lack of input data is a limiting factor in the modeling. One way to overcome this limitation is by using a flexible comprehensive model in different watersheds. Since surface and ground water have dynamic interaction in environmental ecosystems and form a combined water resources system so, the application of two general methods including fully integrated and coupled regions has been evaluated in this research. An investigation of these methods showed that the major focus in most studies is on increasing the accuracy of recharge and evapotranspiration rates in simulation. The results showed that the simultaneous use of SWAT and MODFLOW models to understand the hydrological conditions in a region has been able to cover the defects associated with the semi-distributional and distributive constraints of two models, simulating the surface-groundwater and the interaction between the aquifer and river. This method can provide useful information about the water balance of the basin and help to plan water resources more accurately

    Keywords: Ground water, Surface water, Integrated model, MODFLOW model, SWAT model
  • F. Hooshmandzade, M.R. Yazdani*, F. Mousavi Pages 117-129

    Investigating the behavior of water surface evaporation is one of the basic issues in design, operation, and studies related to water engineering. Therefore, the application of new methods such as chaos theory in hydrology and water resources has recently been considered due to its innovation and capabilities. Since the fluctuations of evaporation from free water surfaces are dynamic and non-linear in nature, the aim of this study was to investigate the possibility of chaotic behavior in evaporation from the free water surface in the Semnan synoptic station on daily and monthly time scales in 1995-2018 using the concepts of chaos theory. The daily, monthly, and annual evaporation rates of this synoptic station were calculated to be 68.8, 200, and 2600 mm, respectively. To reconstruct the state space, two parameters of delay time and embedding dimension are needed. The mean of mutual information and false nearest neighborhood has been used to estimate these two parameters. The first step to study a process with chaos theory is to investigate the chaotic nature of the correlation dimension method as one of the most common methods. First, the embedded dimension was calculated by the nearest neighborhood method equal to 3.  To calculate the delay time, cross-evaporation diagrams were drawn at Semnan station at different time scales. According to this method, the first local minimum in the diagram is considered the latency, which was obtained for evaporation at daily and monthly scales of 30 and 3, respectively. Unlike complicated and conventional computational methods, these results are obtained by observation and in the least amount of time, as follows: monthly data are more chaotic than daily data. The enclosed dimension and the slope of the correlation dimension diagram were obtained at 8.8 and 9.8, respectively, after calculating the latency and reconstruction of the state space.

    Keywords: Correlation dimension, Chaos theory, Dynamic nature, Nearest False Neighborhood
  • S. Jamali, H. Banejad*, A. Safarizadehsani, B. Hadi Pages 131-146

    This research was conducted to study the effect of deficit irrigation and saline water on yield and yield components of Peppermint in the experimental research greenhouse of Ferdowsi University of Mashhad from 2018 to 2019. This research was performed as a factorial experiment based on the randomized complete design with three replications. In this research, irrigation levels consist of 4 levels (100 (I1), 80 (I2), 70 (I3), and 55 (I4) percent of FC) and saline water factors consist of 4 levels (0.9 (EC1), 1.9 (EC2), 2.5 (EC3), and 3.4 dSm-1 (EC4)). The result showed that a decrease of the water to 15, 30, and 45 percent have resulted in the reduction of shoot fresh weights (to 15.8, 28.4, and 30.1 percent), shoot dry weights (to 7.1, 11.5, and 11.5 percent), and root dry weights (to 4.6, 9.2, and 9.2 percent), respectively. Also, results showed that irrigation with EC2, EC3, and EC4 has resulted in a decrease in shoot fresh weights (to 12.7, 28.5, and 34.0 percent), shoot dry weights (to 3.6, 11.6, and 11.6 percent), and root dry weights (to 6.7, 12.4, and 14.6 percent), respectively. The result indicated that interaction effects of salinity and water stress decreased peppermint water productivity, as the highest and lowest peppermint water productivity with 3.54 and 2.06 Kgm-3 were in the EC1I4 and EC3I1 treatments, respectively. Results revoluted that maximum dry yield and peppermint water productivity were in the EC1I4, so this treatment was recommended for irrigation of peppermint.

    Keywords: Saline water, Physical water productivity, Production function, Water stress, Deficit irrigation
  • S. Ebrahimiyan, M. Nohtani*, H. Sadeghi Mazidi, E. Soheili Pages 147-159

    The basis of land management is the geomorphological zoning of the land surface, which is determined based on the same geomorphological characteristics of the zoning. Ground zoning detect land features by basic surface features such as height, slope, and slope direction. In this study, quantitative zoning of the land surface with small coefficients to the surface has been used to identify suitable areas for artificial feeding in the mountainous region of Gohar and Dasht-e Gorbayegan in Fars province. Quantitative zoning of the land surface has been performed by Evans-Shri coefficients due to the accurate determination and separation of types, faces, and surface features of the land has an important role in determining the exact land use. In this research basic models included linear, circular, and divergent models. These basic models with the dimensions of the final windows are ranked second in the MATLAB software to the level the ground is fitted to determine the fit of these models, the parameter of total squared difference has been used. In addition, the suitability of the study area for flood distribution in five different classes was determined using fuzzy logic. The most suitable areas for feeding downstream of the cones had five parameters with a maximum score of 20. The inappropriate class related to the lower plains of alluvial fans have a minimum score of five input classes in fuzzy logic, which is equal to zero.

    Keywords: Flood spreading, Quantitative zoning, Garbaygan, Fundamental model, Fuzzy logic, Location
  • S. Azadi, H. Nozari*, S. Marofi, B. Ghanbarian Pages 161-176

    In the present study, a model was developed using a system dynamics approach to simulate and optimize the profitability of crops of the Jofeyr (Isargaran) Irrigation and Drainage Network located in Khuzestan Province. To validate the results, the statistical indicators of root mean square error (RMSE), standard error (SE), mean biased error (MBE), and determination coefficient (R2) were used. To validate the simulation results of the benefit-cost ratio, the values of these indicators were obtained 0.25, 0.19, 0.005, and 0.96, respectively. Then, to determine the optimal cultivated area of the network and increase the profitability, the cropping pattern was determined both non-stepwise and stepwise in 2013 to 2017 cropping years. In the non-stepwise, the cultivated area of each crop changed from zero to 2 times of current situation. In stepwise, due to social and cultural conditions of inhabitants, this change was slow and 10% of the current situation every year. The analysis of the results showed the success of the model in optimizing and achieving the desired goals and the total benefit-cost ratio increased in all years both non-stepwise and stepwise. For example, in 2017 compared to 2016, production costs decreased by 7.1 percent and sales prices increased by 5.8 percent, and increased the benefit-cost in 2017 compared to the previous year. The results showed that the present model has good accuracy in simulating and optimizing the irrigation network, its cropping pattern, and defining other scenarios.

    Keywords: Cropping pattern, Economic profitability, Crop yield, Modeling, VENSIM software
  • N. Azadi*, F. Raiesi Pages 177-194

    Biochar as an efficient strategy for the improvement of soil properties and organic waste management may reduce the potential effects of abiotic stresses and increase soil fertility. However, the effects of this organic amendment on soil microbial indicators under combined salinity and pollution have not been studied yet. Therefore, the objective of this study was to evaluate the influence of sugarcane bagasse biochar on some soil bioindicators in a Cd-polluted soil under saline and non-saline conditions. A factorial experiment was carried out with two factors, including NaCl salinity (control, 20 and 40 mM NaCl) and sugarcane bagasse biochar (soils unamended with biochar, amended with uncharred bagasse, 400 oC biochar, and 600 oC) at 1% (w/w) using a completely randomized design. Results showed that salinity increased the mobility of Cd (12-17%), and subsequently augmented its toxicity to soil microorganisms as indicated by significant decreases in the <a href="javascript:void(0)">abundance and activities of the soil microbial community. Conversely, sugarcane bagasse biochar application reduced the concentration of soil available Cd (14-18%), increased the contents of soil organic carbon (89-127%), and dissolved organic carbon (4-70%), and consequently alleviated the effect of both abiotic stresses on soil microbial community and enzyme activity. In conclusion, this experiment demonstrated that the application of sugarcane bagasse biochar could reduce the salinity-induced increases in available Cd and mitigate the interaction between salinity and Cd pollution on the measured soil bioindicators.

    Keywords: Cadmium toxicity, Biochar, Salinity stress, Soil microbial community, Pyrolysis temperature, Soil enzyme activity
  • A. Kasra, A. Khosrojerdi*, H. Babazadeh Pages 195-209

    The objective of the present research was to investigate the flow properties through the bottom outlet of the Nesa dam based on numerical and experimental studies. 22 piezometers were employed to measure the static pressure through the experimental model. The bottom outlet section was divided into three blocks to measure the endangered region. The graph of cavitation numbers was plotted for different flow discharge and cavitation damage levels to compare with a safe zone to find out the areas with a high risk of cavitation. The results illustrate that block No. 1 cavitation index is located at the “possible cavitation” damage. The studies showed that the cavitation index is the dependent parameter with the height of the water at the upstream reservoir. Furthermore, for block No. 2, the level of cavitation ranged from x/L = 0.44 to 0.90 and the cavitation level is related to the velocity, and by increasing the velocity to 16 m/s, the threat of the cavitation and its consequences is raised, dramatically. Regarding block No.2 and 3, the cavitation through this block depends on the negative pressure since the negative values of the cavitation index is related to the negative static pressure and it is assumed that the negative pressure can reach the threat of major damage. Also, a comparison between different numerical turbulence models illustrates that the k-ε RNG with fine mesh showed less error with experimental values which causing the numerical model with this condition to reach an appropriate agreement between numerical and experimental simulations.

    Keywords: Cavitation Number, Static Pressure, Discharge, Bottom outlet, Velocity
  • M. Safavi, A. Asareh*, M. Khorramian, D. Khodadadi Dehkordi, A. Egdernezhad Pages 211-222

    The present research was conducted to determine water stress tolerance and water productivity (WP) of 5 alfalfa cultivars as a split-plot design in a randomized complete block with 3 replications in the Safiabad Agriculture and Natural Resources Research Center (SARRC) with Silty clay loam soil texture during 2018-2019. The main plot was 4 levels of water irrigation depth (including 25, 50, 75, and 100% water requirement supply) with a constant irrigation cycle and the sub-plot was the five alfalfa cultivars (Baghdadi, Yazdi, Nikshahree, Omid, and Mesasirsa). Two-year data on forage yield and WP for six harvests (from June to November) were analyzed by SAS software. The results showed that the wet and dry forage yield decreased by applying water stress and the percentage of dry forage increased. The highest yield of dry matter (12.4 tons ha-1) and WP of dry forage (0.94 kg m-3) were obtained from 75% water requirement supply treatment. Baghdadi genotype with wet and dry forage yield 39.1 and 10.7 tons ha-1, respectively, and the WP of dry forage 0.9 kg m-3 was higher than other genotypes. However, the Yazdi genotype had the lowest yield of wet and dry forage (30.3 and 8.5 tons ha-1, respectively) and dry forage WP (0.75 kg m-3). Therefore, the Baghdadi genotype with a 75% water requirement supply is recommended for similar conditions to the climate of Northern Khuzestan to increase water productivity.

    Keywords: Water deficit, Alfalfa, Water productivity
  • S.A.R Esmaili, A. Mosaedi* Pages 223-237

    In recent decades, population growth, urban sprawl, urban environmental changes, and related issues are one of the significant issues in proper planning to manage the urban environment. One of the issues in urban development is the occurrence of floods and flooding due to heavy rains. In this research, flood modeling was studied in Mashhad Zarkash watercourses. The amount of rainfall for the return period of 10, 25, 50, 100, and 200 years were extracted by CumFreq software using the maximum 24-hour rainfall statistics of three rain gauge stations closer to the Zarkesh, Jagharq, Sar-e-Asyab, and Torqabeh watercourses basins during the statistical years 1364 to 1390. The peak discharge was calculated using the US Soil Protection Organization (SCS) rainfall-runoff method. Zarkesh watercourse is located on the outskirts of Mashhad. River and flood flow modeling was performed using Arc GIS, HEC-GEORAS, and HEC-RAS software in two conditions including structure (bridge) and no structure. Due to urban marginalization, urban development and land use change have greatly expanded in this region. The results of flood simulation showed that flood levels with a return period of 50 years increased by 50000 m2 equal to 22% in the presence of a structure compared to the state without a structure. The results of this research show that the construction of bridges on the river, the roughness coefficient by land use change, and the number of curves due to land permeability changes are effective in the flood zone.

    Keywords: Urban development, Floods, Rainfall-runoff, SCS, HEC-GEORAS, Bridge
  • A. Ghobadi, M. Cheraghi*, S. Sobhan Ardakani, B. Lorestani, H. Merrikhpour Pages 239-257

    The qualitative assessment of groundwater resources as the most important sources of drinking and agricultural water is very important. Therefore, the present study was conducted to evaluate the quality of heavy metals in groundwater resources of the Hamadan-Bahar plain in 2018 using water quality indices. In so doing, a total of 120 groundwater samples were collected from 20 stations during the spring and summer seasons and the values of physico-chemical parameters were determined based on the standard methods and also the content of heavy metals was determined using inductively coupled plasma spectroscopy (ICP). The results showed that the mean concentrations of As, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, and Zn (µg /L) in the samples in the spring season were 5.08, 0.260, 1.05, 2.70, 1.50, 0.490, 1.50, 7.48, and 1.75, respectively, and in the summer season were 20.7, 0.220, 0.950, 7.12, 1.34, 0.490, 1.29, 8.23, and 2.08, respectively and except for As in the summer season, the mean content of other elements was lower than maximum permissible limits established by WHO for drinking water. Meanwhile, the mean values of Cd, HPI, HEI, MI, and PoS indices in the spring season with -7.51, 9.91, 1.42, 1.42, and 328, respectively, indicate the water quality was categorized as low, low, low, low and moderately affected and in the summer season with -5.90, 10.0, 3.04, 3.04, and 673, respectively, were categorized as low, low, low, moderately affected, and high pollution. Due to the extensive use of agricultural inputs, especially chemical and organic fertilizers and chemical pesticides containing heavy metals by farmers in the study area, the possibility of increasing the concentration of heavy metals in the soil and their penetration into groundwater aquifers will not be unexpected in the medium term. Therefore, periodic monitoring in groundwater resources of the study area is recommended.

    Keywords: Groundwater, Monitoring, Hamedan-Bahar plain, Qualitative indices, Heavy metals
  • E. Sabbagh Tazeh* Pages 259-276

    The utilization of organic amendments in the reclamation of saline-sodic soils can reduce the necessity for the application of chemical Ca+2 sources. In this research, soil leaching experiments were conducted in CRD as split factorial. The main factors were 1) amendment type including manure and compost, 2) amendment rate including 1, 3, and 5 percentage w/w, and 3) leaching stage with 5 levels including without leaching, once, twice, three times, and four times leaching, every time with one pore volume and with 30 days’ intervals. All columns were incubated for 30 days after the addition of amendments and then were leached. The parameters in each column were studied in three depths as a subplot. After 120 days, EC and ESP of soils amended with both types of conditioners reduced under 5 dS m-1 and 15%, respectively. After 150 days, the exchangeable K and Mg were reduced by both conditioners. Exchangeable Ca increased significantly in both amendments at the end of the 5th month. The efficiency of 1% by weight of two conditioners in improving the salinity and sodicity characteristics of soils was the same as other rates. There was not a significant difference between leaching by 3 and 4 pore volume in both conditioners in the most of parameters. In leaching treatment with three pore volumes using 1 percentage w/w of manure and compost, soil EC decreased by 80% and 71% and soil ESP by 44.5% and 35%, respectively.

    Keywords: Organic amendment, Leaching, Exchangeable cations, Saline sodic soil
  • M. Masoomi, M. Pourgholam-Amiji*, M. Parsinejad Pages 277-294

    In this study, the Drainmod-S model was used to vary soil salt concentration and the effect of underground drainage on the amount of leaching in a physical model (large lysimeter). A soil extractor was installed at depths of 40, 50, and 70 cm at a distance of 35 cm from the drainage to measure the salinity of the soil solution. In this study, three scenarios were applied including salinity profiles under conventional conditions (mid-season and end-season drainage), soil salinity profiles under different drainage conditions, and prior scenarios with saline irrigation. The second and third scenarios were applied in four drainage stages, respectively. These stages include transplanting and mid-season drainage (days 15 to 20), mid-season drainage (days 35 to 40), mid-season and end-season drainage (days 55 to 60), and end-season drainage (days 75 to 80). The results showed that after simulating the total solute concentration overtime at a depth of 40 cm and comparing it with the measured values, the coefficient of determination (R2) was 0.77 indicating an acceptable Drainmod-S model simulation. This parameter for simulating solute concentration at 50 and 70 cm depth was 0.76 and 0.75, respectively. The mean absolute error parameter (MAE) value was also negligible.

    Keywords: Unconventional water, Paddy fields, Land reclamation, Environment, Soil salinity fluctuations, Drainmod-S
  • A. Safadoust*, S. Ghanizadeh, M. Nael Pages 295-307

    This study was conducted to investigate the effects of vegetation type (Alfalfa and Wheat) and slope (5% and 20%) on runoff and drainage pollution in clay loam soil. Sampled soils were repacked in the box with one soil drainage outlet and one surface flow outlet and were cultivated by wheat or alfalfa. A solution containing 0.05 M KCl was poured quickly and uniformly, over the surface of each box, after plant growth. Simulated rainfall was applied to the soil box with the intensity of a constant rate of 64 mm h-1 for 2 hours immediately. Then the concentration of Cl- and K+ were measured in the collected samples of runoff and the drainage outlet. Results showed that the measured concentration of K+ was lower than the Cl- concentration as a result of its absorbable property. The breakthrough curves (BTCs) of Cl- and K+ showed that slope and vegetation type affected the transport of Cl- and K+. The peak of the BTCs for Cl- and K+ in runoff ranked in the order of wheat and 20% slope> alfalfa and 20% slope> wheat and 5% slope> alfalfa and 5% slope, and in the drainage changed to alfalfa and 5% slope> wheat and 5% slope> alfalfa and 20% slope> wheat and 20% slope. For each slope, the intensive vegetation cover of alfalfa than wheat considerably reduces Cl- or K+ pollution in runoff; whereas drainage development of larger and deeper root systems was the cause of higher leached concentrations for both tracers. Based on our research changes in soil surface vegetation cover from wheat to alfalfa are suggested in slope land to prevent surface water pollution; although other factors such as the climate, soil texture, and structure should also be considered.

    Keywords: Leaching, Pollution, Tracer, Root system, Breakthrough curve