فهرست مطالب

نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)
سال بیست و ششم شماره 2 (پیاپی 100، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/30
  • تعداد عناوین: 20
|
  • نادر سلامتی*، حسین دهقانی سانیج، لیلا بهبهانی صفحات 1-20

    افزایش تولید محصول به ازای واحد حجم آب مصرفی نیازمند شناخت وابسته ترین متغیر در آبیاری قطره ای به حجم آب مصرفی و همچنین شناسایی مهم ترین عوامل و متغیرهای مستقل اثرگذار بر بهره وری آب در آبیاری قطره ای سطحی و زیرسطحی به منظور استفاده بهینه از منابع آب موجود است. بدین منظور آزمایشی طی چهار سال زراعی (1396-1392) در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بهبهان بر روی خرما رقم کبکاب اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل مقدار آب مصرفی در روش آبیاری قطره ای زیرسطحی در دو سطح بر اساس 75 و 100 درصد نیاز آبی و در روش قطره ای سطحی بر اساس 100 درصد نیاز آبی بودند. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از طرح آزمایشی بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. نتایج تجزیه واریانس میانگین تیمارهای مختلف آبیاری در صفات کمی نشان داد از نظر شاخص وزن خوشه، وزن میوه و نسبت وزن گوشت میوه به هسته اثر آبیاری در سطح 1 درصد معنی دار بود. نتایج تجزیه واریانس رگرسیون نشان داد که در متغیر وابسته وزن خوشه، حجم آب مصرفی 19/1 درصد (0/191=R2) میزان نوسانات متغیر وابسته (وزن خوشه) را تبیین کرد. حجم آب مصرفی از بین تمام متغیرهای مورد بررسی موجب تبیین بیشترین تغییرات معنی دار در خشکیدگی خوشه خرما شد. رطوبت میوه با آماره ی t‏  به میزان (2/096) و ضریب بتایی معادل (0/046) اثر مثبت معنی داری در سطح 5 درصد بر بهره وری آب داشت. نتایج ضریب همبستگی پیرسون نشان داد که تاثیر عملکرد بر تغییرات بهره وری آب از حجم آب مصرفی بسیار بیشتر بود به طوری که عملکرد موجب سیر تغییرات معنی داری بر بهره وری آب شد. این درحالی بود که اثر حجم آب مصرفی بر بهره وری آب معنی دار نشد.

    کلیدواژگان: نیاز آبی، سطوح مختلف آب، ضریب رگرسیون، بهره وری آب
  • حسین حکیمی خانسر*، علی حسین زاده دلیر، جواد پارسا، جلال شیری صفحات 21-37

    پیش بینی دقیق فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی در زمان ساخت با روش های دقیق یکی از مهم ترین ارکان در مدیریت پایداری سدهای خاکی است. هدف کلی از این تحقیق توسعه مدل های ترکیبی، بر مبنای سیستم استنتاج عصبی فازی و الگوریتم های بهینه سازی فرا ابتکاری است. در این راستا الگوریتم های فرا ابتکاری بهینه ساز شامل الگوریتم ژنتیک (GA)، ازدحام ذرات (PSO)، تفاضل تکاملی (DE)، کلونی مورچگان برای فضای پیوسته (ACOR)، جستجوی هارمونی (HS)، رقابت استعماری (ICA)، کرم شب تاب (FA) و گرگ خاکستری (GWO) به منظور بهبود عملکرد آموزش سیستم استنتاج عصبی فازی، استفاده شد. سه ویژگی شامل تراز خاکریزی، زمان ساخت سد و تراز مخزن (آبگیری) حاصل از ابزار دقیق سد به عنوان ورودی مدل های ترکیبی انتخاب شدند. ارزیابی هایی انجام شده از مقایسه مدل های ترکیبی با شاخص های آماری، نشان دهنده دقت قابل قبول هر هشت مدل ترکیبی است. نتایج تحقیق نشان داد مدل ترکیبی الگوریتم ژنتیک در دوره آزمون با مقادیر ، RMSE، NRMSE وMAE  به ترتیب برابر با مقادیر0/9540، 0486/، 0/1232 و 0/0345، بهترین عملکرد را نسبت به سایر الگوریتم های بهینه ساز دارد. همچنین الگوریتم های ترکیبی ANFIS-GA، ANFIS-PSO، ANFIS-ICA،ANFIS-HS عملکرد بهتری را نسبت بهANFIS-GWO، ANFIS-FA، ANFIS-ACOR و ANFIS-DE در بهبود آموزش شبکه ANFIS و پیش بینی فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی در زمان ساخت، دارند.

    کلیدواژگان: سد خاکی، ANFIS، الگوریتم های فرا ابتکاری، فشار آب حفره ای، ابزار دقیق سد
  • ایمان حسن پور*، مهران شیروانی، محمدعلی حاج عباسی، محمدمهدی مجیدی صفحات 39-59

    کمبود مواد آلی و pH قلیایی خاک های آهکی مناطق خشک و نیمه خشک از مهم ترین دلایل کم بودن قابلیت جذب برخی عناصر غذایی برای گیاه در این خاک ها هستند. یکی از راه های ارتقاء ویژگی شیمیایی و حاصلخیزی خاک های آهکی کاربرد مواد آلی از جمله بیوچار تولید شده از ضایعات آلی است. اما بیوچارها عمدتا دارای pH  قلیایی بوده و کاربرد مقادیر زیاد آنها می تواند کمبود برخی عناصر غذایی را برای گیاه در خاک های آهکی تشدید کند. پیرولیز ضایعات خاص در شرایط دمایی کنترل شده می تواند منجر به تولید بیوچار باpH  اسیدی شود. در مطالعه حاضر تاثیر بیوچارهای اسیدی به عنوان اصلاح کننده بر چندین ویژگی شیمیایی دو خاک آهکی استان اصفهان انجام شد. تیمارها شامل دو نوع بیوچار (مخروط کاج و شلتوک برنج) در مقادیر یک، سه و شش درصد، دو نوع خاک (با بافت های لوم شنی (تیران) و لوم رسی (لورک)) و دو زمان انکوباسیون یک و شش ماه به همراه 4 شاهد و در مجموع 28 نمونه بودند. کاربرد بیوچار در دو خاک قلیایی توانست برخی ویژگی های شیمیایی و حاصلخیزی خاک را بهبود ببخشد. نتایج نشان داد کاربرد بیوچار اندکی pH خاک را کاهش و هدایت الکتریکی خاک را افزایش داد. به علاوه، میزان کربن آلی، نیتروژن کل و غلظت منگنز قابل جذب خاک در همه تیمارها و غلظت فسفر، پتاسیم، آهن، روی و مس قابل جذب خاک در اکثر تیمارها افزایش معنی داری نسبت به شاهد نشان داد. استفاده از بیوچار به میزان 6 درصد سبب بیشترین تغییرات در پارامترهای مورد اندازه گیری در هر دو نوع خاک شد. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد بیوچار تولید شده از مخروط کاج و شلتوک برنج می تواند به عنوان یک ماده بهساز مناسب برای ارتقاء ویژگی های شیمیایی و حاصلخیزی خاک های آهکی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: بیوچار، اصلاح کننده آلی خاک، ضایعات آلی خاک، شلتوک برنج، مخروط کاج
  • فروغ خائفی*، علیرضا حسین پور، حمیدرضا متقیان صفحات 61-73

    یکی از فاکتورهای موثر بر ویژگی های بیوچار، دمای گرماکافت است. هدف از این مطالعه، بررسی اثر دمای گرماکافت بر ویژگی های شیمیایی و جزءبندی روی (Zn) و سرب (Pb) در بیوچارهای تولید شده از لجن فاضلاب بود. بیوچارها در دماهای 300 تا 700 درجه سانتی گراد آماده و خصوصیات فیزیکوشیمیایی، قابلیت استفاده و جزءبندی Zn و Pb بررسی شدند. نتایج نشان داد که pH، pHzpc، درصد کربنات کلسیم، ظرفیت تبادل کاتیونی، سطح ویژه و تخلخل در بیوچارها نسبت به ماده خام بیشتر بود و با افزایش دمای تولید بیوچار این ویژگی ها نیز افزایش یافتند. در طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) مشخص شد که گروه عاملی  OHبه شکل آزاد یا در ساختار C-OH و -COOH و گروهای -CH2 آلیفاتیک در لجن فاضلاب وجود داشت و در بیوچارها شدت این پیک ها کاهش و در مقابل پیک های نشان دهنده ساختارهای آرماتیکی پیچیده نمایان شدند. در مقایسه با لجن فاضلاب قابلیت استفاده Zn و Pb کاهش یافت. نتایج جزءبندی نشان دهنده زیست فراهمی و سمیت Pb و  Znدر لجن فاضلاب بود. در تبدیل لجن به بیوچار در دماهای مختلف مقدار جزءهای اکسید و باقیمانده این دو فلز افزایش یافت. به نظر می رسد تولید بیوچار از لجن فاضلاب، سمیت و زیست فراهمی Zn و Pb کاهش و با افزایش دمای تولید، پتانسیل زیست فراهمی (پیوند با ماده آلی) و غیرسمی بودن (باقیمانده) این فلزات افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: ببوچار لجن فاضلاب، دمای گرماگافت، قابلیت استفاده، جزءبندی، سرب و روی
  • مهدی ماجدی اصل*، رسول دانشفراز، جعفر چابکپور، برهان قربانی صفحات 75-90

    در دهه اخیر استفاده از سازه های گابیونی در مهندسی هیدرولیک برای پایداری سازه به جهت دارا بودن چگالی و وزن زیاد، زبری برای افت انرژی و تخلخل برای زهکشی رواج زیادی یافته است. این پژوهش به ارزیابی عملکرد سازه های تورسنگی در شرایط ایجاد پرش هیدرولیکی مستغرق در استهلاک انرژی نسبی پایین دست سرریز اوجی پرداخته است. پارامترهای مورد ارزیابی در این پژوهش عبارت از: عدد فرود، ارتفاع آب پایه، ضخامت آب پایه و قطر سنگدانه ها است. آزمایش ها با سه دانه بندی سنگدانه با قطر متوسط 1/5، 2/2 و 3 سانتی متر با سه ارتفاع آب پایه 10 و 20 سانتی متر و Max و ضخامت های 10، 20 و 30 سانتی متر  و دبی های 20 تا 40 لیتر بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان داد که در تمامی مدل های مورد آزمایش با کاهش قطر سنگدانه های آب پایه، میزان استهلاک انرژی نسبی افزایش می یابد، به نحوی  که در آب پایه با سنگدانه به قطر 1/5 سانتی متر، مقدار استهلاک انرژی به میزان 3/6 درصد نسبت به سنگدانه به قطر متوسط 3 سانتی متر افزایش پیدا کرده است. افزایش ارتفاع آب پایه توری سنگی تا میزانی که جریان کاملا درون گذر شود، می تواند تا مقدار 33 درصد نسبت به آب پایه با ارتفاع 10 سانتی‎ متر، استهلاک انرژی نسبی بیشتری داشته باشد. همچنین با افزایش قطر آب پایه از 10 سانتی متر به 30 سانتی متر میزان استهلاک انرژی نسبی تا 15 درصد افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: استهلاک انرژی نسبی، آب پایه تورسنگی، سرریز اوجی، طول پرش هیدرولیکی نسبی
  • محمدجواد زارعیان* صفحات 91-105

    این مطالعه با هدف بررسی اثرات تغییر اقلیم بر تغییرات دما و بارش 4 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک مهم استان یزد (شامل یزد، بافق، مروست و رباط پشت بادام) صورت گرفته است. بر این اساس، ترکیبی از خروجی جدیدترین مدل های AOGCM ارایه شده در گزارش ششم ارزیابی IPCC (CMIP6) مورد استفاده قرار گرفت. برای ترکیب این مدل ها، از روش وزن دهی بر اساس شاخص ترکیبی کلینگ-گوپتا (KGE) استفاده شد. پس از وزن دهی مدل ها، مقدار تغییرات ماهانه دما و بارش در هر ماه بر اساس سناریوهای انتشار SSP126، SSP245 و SSP585 محاسبه شده و با استفاده از مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG، سری زمانی روزانه داده های دما و بارش ایستگاه های هواشناسی مختلف، استخراج شد. نتایج نشان داد که مدل های CanESM5 و BCC-CSM2-MR، به ترتیب بیشترین توانایی را در شبیه سازی دما و بارش دوره تاریخی در تمامی ایستگاه های مختلف هواشناسی دارا هستند. همچنین نتایج نشان داد که در تمامی سناریوهای انتشار، دمای سالانه افزایش و بارندگی سالانه کاهش پیدا خواهد کرد. دمای سالانه این منطقه در ایستگاه های مختلف بین 0/2 تا 0/6 درجه سانتی گراد افزایش و بارش نیز بین 2/9 تا 13/7 درصد کاهش خواهد یافت. همچنین بیشترین میزان افزایش دما و کاهش بارندگی در این منطقه، به ترتیب در فصول بهار و فصل پاییز رخ خواهند داد.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، استان یزد، سناریوی انتشار، مدل AOGCM
  • مهسا صبوری، علیرضا عمادی*، رامین فضل اولی صفحات 107-118

    سرریزهای لبه تیز مرکب اغلب به منظور اندازه گیری دامنه وسیعی از جریان با دقت مناسب در کانال های روباز مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش آزمایش هایی به منظور بررسی هیدرولیک جریان عبوری از سازه سرریز مرکب مستطیلی- قوس دایره ای با تغییرات پارامترهای هیدرولیکی و هندسی در شرایط جریان آزاد و مستغرق انجام شد. مشخصات سرریزهای مورد استفاده شامل عرض دهانه مستطیلی 39 سانتی متر، شعاع قوس دایره 5، 7/5 و 15/5 سانتی متر و ارتفاع سرریز 10 و 15 سانتی متر هستند. نتایج نشان داد افزایش شعاع قسمت قوس دایره ای و ارتفاع سرریز، موجب افزایش 28/4 درصدی عمق آب بالادست می شود. در یک h/p ثابت، با افزایش شعاع قسمت قوس دایره ای، میزان ضریب دبی افزایش می یابد. همچنین ضریب دبی در حالت مستغرق، کمتر (تا حدود 40 درصد) از حالت جریان آزاد است که علت آن مقاومت عمق پایاب ایجاد شده در برابر عبور جریان است که با افزایش مقدار عمق پایاب، مقاومت در برابر جریان افزایش یافته و به عبارت دیگر مقدار ضریب دبی کمتر می شود.

    کلیدواژگان: ضریب دبی، سرریز مرکب، استغراق، سرریز دایره ای، بررسی آزمایشگاهی
  • مهران سیف الهی، سلیم عباسی، محمدعلی لطف الهی یقین، رسول دانشفراز*، فرهود کلاته، مازیار فهیمی فرزام صفحات 119-134

    نشست غیرقابل پیش بینی سدهای خاکی پژوهشگران را بر آن داشته تا روش های نوین نظیر شبکه عصبی مصنوعی، تیوری موجک، منطق فازی و ترکیبی از این روش ها مورد توجه آنها قرار گیرد. در این پژوهش با استفاده از روش های هوش مصنوعی مقدار نشست تاج در سدهای سنگریزه ای با هسته مرکزی تخمین زده شده است. در این پژوهش از داده های 35 سد سنگریزه ای با هسته مرکزی برای آموزش و صحت سنجی مدل ها استفاده شد. شبکه عصبی مصنوعی، مدل ترکیب تبدیل موجک و شبکه عصبی مصنوعی و سیستم استنتاج تطبیقی فازی- عصبی مدل های پیشنهادی ارایه شده در این پژوهش هستند. بر اساس نتایج حاصل در مطالعه حاضر، بهترین مدل برای شبکه عصبی مصنوعی با دو لایه مخفی که لایه اول 18 نورون و لایه دوم 7 نورون و با تابع فعال ساز Tansig-Tansig، با ضریب تعیین R2=0.4969، برای مدل سیستم استنتاج فازی- عصبی، تابع حلقوی (Dsigmoid) به عنوان تابع عضویت، با 3 تابع عضویت و تعداد 142 تکرار با ضریب تعیین R2=0.2860، بهترین مدل و همچنین برای ترکیب تبدیل موجک- شبکه عصبی با تابع موجک coif2 به دلیل انطباق بیشتر این تابع با متغیرهای ورودی، عملکرد بهتری داشته و این تابع با ضریب تعیین R2=0.9447، دارای بیشترین دقت نسبت به سایر مدل ها است.

    کلیدواژگان: نشست تاج سد، سد سنگریزه ای، شبکه عصبی مصنوعی، تبدیل موجک، فازی - عصبی
  • اشرف ملکیان*، علی اصغر جعفرزاده، شاهین اوستان، مسلم ثروتی صفحات 135-153

    به منظور بررسی مطالعه تغییر و تحول خاک - سیمای اراضی در منطقه چالدران 9 خاکرخ شاهد در 5 واحد ژیومورفیک غالب منطقه ازجمله دشت دامنه ای، پدیمنت پوشیده، مخروطه افکنه، دشت، دشت سیلابی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند، تجمع کربنات پدوژنیک در برخی از خاکرخ ها به صورت کانکرشن و به رنگ روشن بود. در خاکرخ های شاهد در دشت دامنه ای، (خاکرخ 5 و 7)، پدیمنت پوشیده (خاکرخ 6)، و دشت سیلابی (خاکرخ 8) انتقال رس از افق های سطحی و تجمع در افق زیرین، ناشی از بارش به نسبت خوب منطقه و فصول متمایز خشک و مرطوب، منجر به تشکیل افق آرجیلیک همراه با تشکیل پوسته های رسی روی سطوح خاکدانه و واحدهای ساختمانی شده و راسته آلفی سولز را ایجاد کرده است. نتایج کانی شناسی حضور کانی های کلریت، ایلیت، کایولینیت و اسمکتیت را نشان داد. با توجه به شواهد، کانی های ایلیت، کلریت و کایولینیت موروثی و کانی های اسمکتیت در اثر هوادیدگی و تحول کانی های ایلایت، کلریت و یا پالیگورسکایت تشکیل شده است. همچنین نتایج شاخصCIA  در منطقه نشانگر آن است که خاک های منطقه در مرحله هوادیدگی ضعیف تا متوسط قرار دارند. به طور کلی نتایج پژوهش، نمایانگر نقش مهم زهکشی، کاربری و مواد مادری در خاک های منطقه مطالعاتی است.

    کلیدواژگان: زهکشی، کاربری اراضی، تکامل خاک، منحنی A- CN-K
  • آرمیتا معتمدی*، جهانگیر عابدی کوپایی، علیرضا گوهری صفحات 155-166

    کمبود آب برای آبیاری محصولات و ضعیف بودن مواد آلی خاک ها برای برداشت محصول با کیفیت، از جمله مشکلات عمده بخش کشاورزی است. این پژوهش با هدف استفاده از گیاهان آزولا و عدسک آبی به عنوان پوشش سطح آزاد آب انجام شد، زیرا این گیاهان نه تنها دارای پتانسیل کاهش تبخیر هستند، بلکه می توانند کود سبز نیز تولید کنند. از این رو، طرح کاملا تصادفی با 4 تیمار (عدسک آبی، آزولا، ترکیب دو گیاه عدسک آبی و آزولا و شاهد) و 3 تکرار اجرا شد. سطح مخازن با گیاهان نامبرده پوشش دار شد و تغییرات ارتفاع آب به صورت یک روز در میان و میزان مواد مغذی (نیتروژن و فسفر) بافت گیاهان طی سه نوبت در ابتدا، اواسط و انتهای دوره اندازه گیری شد. درنهایت میزان هدررفت آب در تیمارهای حاوی گیاه عدسک آبی، آزولا و تیمار ترکیبی به ترتیب 39، 2/33 و 7/28 درصد کمتر از شاهد بود. بیشترین میزان مواد مغذی بافت گیاهی نیز به ترتیب در تیمارهای عدسک آبی، ترکیبی و آزولا مشاهده شد. اگرچه میزان مواد مغذی در تیمار ترکیبی بیشتر از عدسک آبی نبود، اما زیست توده بیشتری تولید شد بدین معنا که می تواند کود بیشتری تولید کند. درنهایت با توجه به نتایج یاد شده، تیمار ترکیبی دو گیاه گزینه مناسب تری برای استفاده محسوب می شود.

    کلیدواژگان: کاهش هدررفت آب، پوشش دار کردن سطح آب، کود سبز، گیاه آبزی
  • فرشته ظریف، علی عصاره*، مهدی اسدی لور، حسین فتحیان، داود خدادادی دهکردی صفحات 167-186

    پیش بینی دقیق و قابل اعتماد از سطح آب زیرزمینی در یک منطقه برای استفاده پایدار و مدیریت منابع آب بسیار مهم است. این پژوهش با هدف ارزیابی شبکه های عصبی مصنوعی (ANNs)؛ پیش رونده عمومی (GFF) و تابع پایه شعاعی (RBF)  در پیش بینی ماهانه تراز سطح آب زیرزمینی در دشت دزفول- اندیمشک در جنوب غربی ایران انجام شد. برای تعیین متغیرهای موثر ورودی در ANNs از الگوریتم اطلاعات متقابل جزیی (PMI) استفاده شد. نتایج به کارگیری الگوریتم PMI نشان می دهد که متغیرهای ورودی موثر بر پیش بینی ماهانه تراز سطح آب زیرزمینی برای پیزومترهای تحت تاثیر برداشت و تغذیه آب، فقط شامل تراز سطح آب در ماه فعلی است. همچنین متغیرهای ورودی موثر بر پیش بینی تراز سطح آب برای پیزومترهای تحت تاثیر فقط برداشت آب، به ترتیب شامل تراز سطح آب در ماه فعلی، تراز سطح آب در یک ماه قبل، تراز سطح آب در دو ماه قبل، مختصات عرضی پیزومتر به UTM، تراز سطح آب در سه ماه قبل، تراز سطح آب در چهار ماه قبل، تراز سطح آب در پنج ماه قبل و مختصات طولی پیزومتر به UTM است. علاوه بر این متغیرهای ورودی موثر بر پیش بینی ماهانه تراز سطح آب زیرزمینی برای پیزومترهای نه تحت تاثیر برداشت و نه تغذیه آب، به ترتیب شامل تراز سطح آب در ماه فعلی، تراز سطح آب در یک ماه قبل، تراز سطح آب در دو ماه قبل، تراز سطح آب در سه ماه قبل، تراز سطح آب در چهار ماه قبل، تراز سطح آب در پنج ماه قبل، تراز سطح آب در شش ماه قبل، مختصات عرضی پیزومتر به UTM و مختصات طولی پیزومتر به UTM است. نتایج نشان می دهد که شبکه GFF از دقت بیشتری نسبت به شبکه RBF، در پیش بینی ماهانه تراز سطح آب زیرزمینی برای پیزومترهای شامل برداشت و تغذیه آب و پیزومترهای شامل فقط برداشت آب برخوردار است. علاوه بر این شبکه RBF دقت بیشتری در پیش بینی ماهانه تراز سطح آب زیرزمینی برای پیزومترهای شامل نه برداشت و نه تغذیه آب نسبت به شبکه GFF برخوردار است.

    کلیدواژگان: پیش بینی ماهانه، سطح آب زیرزمینی، شبکه های عصبی مصنوعی، الگوریتم PMI
  • میرعلی محمدی*، حمزه ابراهیم نژادیان، محسن عسگرخان مسکن، ونوس وزیری صفحات 187-201

    بررسی آمار خسارت سالانه ناشی از وقوع سیلاب ها در ایران و جهان بیانگر گستردگی صدمات ناشی از سیلاب به منابع طبیعی و انسانی مناطق مختلف است. تعیین پهنه سیلابی رودخانه ها در راستای صیانت از منابع ملی و کاهش خسارات سیل، امکان حفاظت رودخانه در مقابل دست اندازی و احداث هرگونه تاسیسات غیرمجاز در آن را فراهم می سازد. از این رو در تحقیق حاضر به منظور ارزیابی قابلیت مدل های عددی در شبیه سازی پهنه سیلابی رودخانه ها بازه ای از رودخانه قوشقرای آذرشهر با استفاده از مدل هیدرولیکی دوبعدیHEC-RAS 5.0.7 و مدل یک بعدی HEC-RAS شبیه سازی و مقایسه شد. تغییرات مشخصه های هیدرولیکی جریان سیلابی شامل عمق، سرعت در مقاطع عرضی مختلف در مدل ها مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نتایج تراز سطح آب (عمق جریان) مدل دوبعدی HEC-RAS نسبت به مدل یک بعدی، کمترین خطا را در مقایسه با سایر پارامترهای هیدرولیکی جریان سیلابی دارد. مدل دوبعدی HEC-RAS، بیشترین میزان خطا را در پارامتر سرعت جریان با مدل یک بعدی نشان داد. به علاوه مدل دوبعدی HEC-RAS 5.0.7، سطح پهنه سیل گیر را 12/46 درصد بیشتر از مدل یک بعدی HEC-RAS نشان می دهد که تطبیق پهنه های حاصل روی وضع موجود رودخانه و مقایسه با عکس هوایی سال 1346 رودخانه، گویای دقت بالاتر مدل دوبعدی HEC-RAS در تخمین پهنه سیلابی رودخانه است.

    کلیدواژگان: سیلاب، شبیه سازی عددی، نرم افزار HEC-RAS، پهنه سیل
  • فاطمه گلاب کش، احد نظرپور*، نوید قنواتی، تیمور بابایی نژاد صفحات 203-221

    هدف از پژوهش حاضر یافتن بهترین روش های بهره گیری از سنجش از دور و الگوریتم های طبقه بندی نظارت شده در پایش شوری بلندمدت در منطقه عتابیه در غرب استان خوزستان با وسعت 5000 هکتار است. شیوه کار بر پایه تفکیک سطوح مختلف خاک های شور به وسیله اطلاعات حاصل از تصاویر ماهواره ای لندست 7 و 8 (2001 تا 2015) همراه با داده های شوری برداشت شده از منطقه مورد مطالعه، و شاخص های شوری SI1، SI2، SI3، NDSI، IPVI و VSSI است. نتایج بدست آمده از طبقه بندی تصاویر ماهواره ای نشان-دهنده گسترش روند محدوده های شور در خاک های منطقه مورد مطالعه بوده که در این بین، خاک های با EC بیشتر از 16 دسی زیمنس بر متر (بسیار شور)، بیشترین فراوانی را دارند. افزایش وسعت خاک های شور به میزان قابل توجهی در طی 15 سال رخ داده است، به-طوری که وسعت اراضی شور بیش از 90 درصد افزایش داشته است. بر اساس این مطالعه، تنها شاخص معنی دار در شوری خاک در سطح اطمینان %95، شاخص SI3 بوده که توانسته است تخمین مناسبی از تغییرات افزایشی خاک های منطقه داشته باشد. نتایج طبقه بندی نظارت شده نشان داد که ماشین بردار پشتیبان (با دقت کلی 95/78 و ضریب کاپا 0/89)، دارای دقت بیشتری است. پس از روش ماشین بردار پشتیبان به ترتیب روش های حداقل فاصله از میانگین، حداکثر احتمال شباهت و فاصله ماهالانوبیس دارای بیشترین دقت هستند. بر اساس نقشه های شوری بدست آمده در سال های 2001، 2005، 2010 و 2015 میلادی می توان گفت میزان شوری در تمام منطقه مورد مطالعه پیشروی داشته و همزمان وسعت شوری در کلاس های متوسط و زیاد توسعه بسیار زیادی داشته است. به طوری که وسعت شوری در کلاس بسیار زیاد در سال 2015 به تدریج نسبت به سال 2001 در تمام منطقه پراکنش داشته است.

    کلیدواژگان: ارزیابی شوری خاک، تصاویر لندست ETM+، ماشین بردار پشتیبان، عتابیه، خوزستان
  • محسن عبدی*، حسین شریفان، حسین جعفری، خلیل قربانی صفحات 223-233

    برنامه ریزی آبیاری گیاهان زراعی موثرترین راه برای افزایش بهره وری مصرف آب کشاورزی است. در برنامه ریزی آبیاری تعیین زمان آبیاری به مراتب مهمتر و مشکل تر از تعیین عمق آب آبیاری است و در بین روش های تعیین زمان آبیاری گیاهان زراعی، روش هایی که از خود گیاه برای این منظور استفاده می شود دقیق تر از سایر روش هاست. بر این اساس در این مقاله از شاخص تنش خشکی گیاه گندم که مبتنی بر کمبود فشار بخار هوا و اختلاف دمای پوشش گیاهی و هواست (Tc-Ta) استفاده شد. برای این منظور ابتدا نمودار و رابطه خط مبنای بالا و پایین استخراج سپس شاخص تنش آبی گندم در منطقه کرج ترسیم شد. سپس برای تعیین شاخص تنش خشکی بهینه گندم، چهار تیمار شامل I1: 30 درصد تخلیه مجاز رطوبتی، I2: 45 درصد تخلیه مجاز رطوبتی، I3: 60 درصد تخلیه مجاز رطوبتی و I4: 75 درصد تخلیه مجاز رطوبتی در چهار تکرار اجرا شد و در طول فصل مقدار شاخص تنش خشکی هر تیمار جداگانه محاسبه شد و تیماری که بالاترین کارایی مصرف آب را داشت CWSI آن برای تعیین زمان آبیاری گندم استفاده شد. نتایج نشان داد که ابتدا رابطه خط مبنای بالا و پایین برای گیاه گندم در منطقه کرج به ترتیب به صورت Tc-Ta=3.6 0c و Tc-Ta=-0.27VPD - 2.64 است، به علاوه تیمار 45 درصد تخلیه مجاز رطوبتی بالاترین کارایی مصرف آب را داشت و بر اساس آن شاخص تنش خشکی بهینه برای گیاه گندم در منطقه کرج 36/0 به دست آمد.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی آبیاری، بهره وری مصرف آب، اختلاف دمای پوشش گیاهی، نمودار ایدسو
  • خدایار عبدالهی، طیبه طهماسبی، مهدی پژوهش* صفحات 235-247

    روش شماره منحنی رواناب به طور گسترده ای جهت پیش بینی رواناب استفاده شده و در بسیاری از بسته های نرم افزاری محبوب برای مدل سازی گنجانده شده است؛ اما تا حد زیادی به خصوصیات گروه های هیدرولوژیکی خاک وابسته است. بنابراین، تلاش در جهت کاهش این اثر و استخراج اطلاعات خاک ضروری است. مطالعه حاضر به منظور ادغام منطق فازی برای استخراج شماره منحنی رواناب انجام شده است. برای دستیابی به این هدف مدل توزیعی جدیدی به نام CNS2 توسعه داده شده است. در بخش نخست، فرموله کردن و برنامه نویسی مدل CNS2 با استفاده از محیط زبان برنامه نویسی پایتون انجام شد، سپس مدل در حوزه آبخیز بهشت آباد اجرا شد. این مدل در گام زمانی ماهانه با شماره منحنی فازی و در نظرگرفتن فاکتور تعداد روزهای بارانی، ضریب مدیریت معادله جهانی فرسایش خاک، شیب و ضریب تتای خاک، میزان تولید رواناب را در یک حوزه آبخیز شبیه سازی می نماید. نتایج بیانگر آن است که مدل با شاخص نش- ساتکلیف 0/6 و ضریب تبیین 0/63 در دوره واسنجی و شاخص نش 0/53 و ضریب تبیین 0/56 در دوره اعتبارسنجی، کارایی مناسب تری نسبت به روش سنتی شماره منحنی در شبیه سازی رواناب دارد. مزیت توزیعی بودن مدل امکان شناخت مناطق با تولید رواناب بیشتر را فراهم می آورد.

    کلیدواژگان: مدل CNS2، شماره منحنی فازی، رواناب، حوزه آبخیز بهشت آباد
  • زهرا کولیوند، علیرضا پرداختی* صفحات 249-261

    در سال‏های گذشته به دلیل افزایش بی‏رویه جمعیت و به دنبال آن مصرف بی‏رویه آب و همچنین پرهزینه بودن توسعه منابع آب سطحی، بهره‏برداری از منابع آب زیرمینی به طور چشمگیری افزایش یافته است. در شرایط کنونی بخش قابل ملاحظه‏ای از مصارف آب کشور در تمام بخش‏های مصرف، توسط منابع آب زیرزمینی تامین می‏شود. از طرف دیگر، توسعه صنعت و ورود آلاینده‏های ناخواسته از جمله فلزات سنگین به آب‏های زیرزمینی موجب به خطرافتادن سلامت موجودات زنده از جمله انسان‏ها می‏شود. پژوهش حاضر به بررسی ریسک غیرسرطانی ناشی از فلزات سنگین در آب‏های زیرزمینی دشت ارومیه برای هر دو گروه کودکان و بزرگسالان پرداخته است. این پژوهش مبتنی بر یک روش توصیفی- تحلیلی بر اساس داده‏های موجود است که در آن غلظت فلزات آلاینده حاصل از مطالعات انجام شده در پاییز و زمستان 1396 از تعداد 12 حلقه چاه تامین کننده آب شرب روستایی در دشت ارومیه مورد تحلیل قرار گرفته است. همچنین، ارزیابی ریسک سلامت انسان ها با استفاده از شاخص سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده مورد سنجش قرار گرفت. نتایج نشان داد که شش فلز سنگین کادمیوم، مس، آهن، منگنز، نیکل و سرب در آب زیرزمینی منطقه وجود دارد که در این میان دو مورد از چاه‏ها دارای مقادیر کادمیوم و سرب بالاتر از حد استانداردهای ملی و جهانی هستند. همچنین، میزان شاخص کل ریسک غیر سرطانی از طریق بلع و جذب پوستی برای هر دو گروه کودکان و بزرگسالان به ترتیب برابر با 0/23 و 0/096 به دست آمد که کمتر از یک است و این امر نشانگر مناسب بودن کیفیت آب منطقه برای شرب است.

    کلیدواژگان: ارزیابی ریسک، غیر سرطان زایی، فلزات سنگین، آب های زیرزمینی، دشت ارومیه
  • فاطمه دائی چینی، مهدی وفاخواه*، وحید موسوی، مصطفی ذبیحی سیلابی صفحات 263-281

    رواناب سطحی یکی از مهم ترین اجزای چرخه آب است که باعث افزایش فرسایش خاک و انتقال رسوب در رودخانه ها و همچنین کاهش کیفیت آب رودخانه ها است. بنابراین، پیش بینی دقیق پاسخ هیدرولوژیکی حوضه ها یکی از مراحل مهم در برنامه ریزی و مدیریت منطقه ای است. در این راستا، مدل سازی بارندگی- رواناب به پژوهشگران هیدرولوژی به ویژه در زمینه علوم مهندسی آب کمک می کند. بدین منظور، مطالعه حاضر به منظور تجزیه و تحلیل شبیه سازی بارندگی- رواناب در حوزه آبخیز گرگانرود واقع در شمال شرقی ایران با استفاده از مدل های AWBM،Sacramento ،SimHyd ، SMAR و Tank انجام شد. از بارندگی، تبخیر و تعرق و رواناب روزانه هفت ایستگاه هیدرومتری در دوره 2010-1970 و 2015-2011 به ترتیب برای واسنجی و اعتبارسنجی استفاده شد. فرایند واسنجی خودکار با استفاده از الگوریتم های جستجوی تکاملی ژنتیک و روش های SCE-UA، با استفاده از معیارهای ارزیابی ضرایب ناش- ساتکلیف (NSE) و ریشه دوم میانگین مربعات خطا (RMSE) انجام شد. نتایج نشان داد که در دوره اعتبارسنجی مدل SimHyd با ضریب ناش 0/66، مدل TANK با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روش SCE-UA با ضریب ناش به ترتیب 0/67 و 0/66 و مدل Sacramento با روش الگوریتم ژنتیک و روش SCE-UA با ضریب ناش به ترتیب 0/52 و 0/55 بهترین عملکرد را دارند.

    کلیدواژگان: اعتبارسنجی، الگوریتم ژنتیک، بسته نرم افزاری RRL، مدل بارش- رواناب، مدل های هیدرولوژیکی
  • مصطفی حیدری، محمد بهرامی یاراحمدی*، محمود شفاعی بجستان صفحات 283-297

    تنش برشی وارد بر بستر رودخانه ها از جمله مهمترین پارامترهای هیدرولیکی جریان است که در تعیین میزان بار رسوبی و همچنین میزان آبشستگی در بستر و سواحل رودخانه کاربرد موثری دارد. تشکیل فرم بستر (شکنج، تلماسه و پادتلماسه) در رودخانه های آبرفتی بر میزان تنش برشی وارد بر بستر موثر است. در این پژوهش اثر فرم های بستر شکنج، که بصورت مصنوعی ساخته شده بودند، بر تنش برشی بستر مورد بررسی قرار گرفت. رسوبات با اندازه های 0/51 و 2/18 میلی متر برای زبرکردن سطح شکنج های مصنوعی استفاده شد. طول و ارتفاع هر فرم بستر به ترتیب برابر 20 و 4 سانتی متر و زوایای وجه بالادست و پایین دست آن نسبت به افق بترتیب برابر 16/4 و 32 درجه در نظر گرفته شد. در کلیه آزمایش ها از شیب های 0، 0/0001، 0/0005، 0/001 و 0/0015 برای کف کانال آزمایشگاهی و دبی های 10، 15، 20، 25 و 30 لیتر بر ثانیه استفاده شد. نتایج نشان داد که بزرگترشدن اندازه ذرات بستر، سبب ازدیاد مقادیر پارامترهای  t¢b، tb و  t²b شد. پارامترهای t¢b، tb و  t²b در بسترهای رسوبی با اندازه 2/18 میلی متر بطور متوسط به ترتیب 22/38، 30/86 و 22/3 درصد بیش از بسترهای رسوبی با اندازه 0/51 میلی متر بودند.

    کلیدواژگان: شکنج، تلماسه، رودخانه های آبرفتی، تنش برشی بستر
  • سارا دهقان فارسی، رضا جعفری*، سید علیرضا موسوی صفحات 299-311

    پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی تلفیق بخشی از اطلاعات استخراج شده برای پهنه بندی تخریب اراضی با استفاده از داده های زمینی و سنجش از دور در استان فارس صورت گرفته است. بدین منظور نقشه معیارهای پوشش گیاهی، تولید خالص اولیه، کاربری اراضی و شیب به ترتیب از طریق داده های سنجش از دور MOD13A3، MOD17A3 ، SRTMو Landsat TM؛ فرسایش آبی توسط مدل آیکونا (ICONA) و رواناب سطحی با استفاده از مدل SCS سال 2010 به دست آمد. معیار کارایی مصرف بارش نیز از نسبت تولید خالص اولیه به نقشه بارندگی مستخرج از ایستگاه های هواشناسی تولید شد و سپس نقشه تخریب اراضی منطقه با استفاده از روش هم پوشانی وزنی کلیه معیارها تهیه شد. مطابق مدل آیکونا 5/1، 9/05، 47/21، 27/91و 10/73 درصد از منطقه مطالعاتی به ترتیب در کلاس های فرسایش آبی خیلی کم، کم، متوسط، شدید و بسیار شدید قرار گرفت. هم پوشانی نقشه مدل آیکونا با نقشه معیارهای دیگر نشان داد که کلاس های تخریب خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی کم به ترتیب 1/3، 7/18، 70 ، 9/1 و 0/9 درصد از سطح استان را در بر می گیرند. مطابق یافته ها، تلفیق سنجش از دور با مدل های آیکونا و SCS باعث ارتقاء قدرت شناسایی تخریب اراضی می شود.

    کلیدواژگان: رواناب، فرسایش آبی، مدل سازی، مودیس
  • محمدحسن صادقی روش* صفحات 313-326

    انتخاب راهبردهای بهینه عامل موثری در افزایش کارایی طرح های احیای اراضی است، از سوی دیگر روند بیابانی شدن اراضی، در طی فرآیند تخریب محیط زیست حاصل عملکرد و برهم کنش میان عوامل متعددی است که انتخاب راهکارهای مناسب را با اشکال مواجه می کند. بنابراین، این پژوهش با هدف ارایه راهبردهای بهینه به صورت نظام مند و در قالب یک روش تصمیم گیری گروهی در دشت یزد- خضرآباد انجام گرفت. به این منظور در ابتدا، راهبردهای مهم از روش دلفی رتبه بندی شد. سپس با در نظرگرفتن رای تصمیم گیرندگان در رابطه با اولویت بندی راهبردها، رتبه بندی اولیه از راهبردها در قالب روش کوک و سیفورد (Cook-Seiford's Method)، شکل گرفت. در ادامه با برآورد فاصله خطی هر راهبرد و شکل گیری ماتریس فواصل، اولویت نهایی راهبردها از حل مسیله تخصیص حاصل شده مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته های پژوهش نشان داد که، راهبردهای جلوگیری از تغییر نامناسب کاربری اراضی (18A) و توسعه و احیاء پوشش گیاهی (23A) به ترتیب در رتبه اول و دوم باValue=1  وReduced Cost=0 ، به عنوان مهمترین راهبردهای مقابله با بیابان زایی، هستند. نتایج این پژوهش به مدیران مناطق بیابانی این امکان را می دهد که امکانات محدود را به شیوه های صحیح به کارگیرند تا از هدر رفتن سرمایه های ملی جلوگیری کنند.

    کلیدواژگان: مدل تصمیم گیری، تصمیم گیری چند معیاره، مسئله تخصیص، مقایسه زوجی، نرم افزار لینگو
|
  • N. Salamati*, H. Dehghanisanij, L. Behbahani Pages 1-20

    Increasing crop production per unit volume of water consumption requires recognizing the most dependent variable in drip irrigation to the volume of water consumption and also identifying the most important variables independent of water productivity in surface and subsurface drip irrigation for optimal use of available water resources. The present research was carried out in Behbahan Agricultural Research Station during four cropping seasons (2013-2017) on a Kabkab date variety. Experimental treatments include the amount of water in the subsurface drip irrigation method based on two levels of 75% and 100% water requirement and in surface drip irrigation based on 100% water demand. Data were analyzed using a randomized complete block design with three replications. The results of the analysis of variance of the mean of different irrigation treatments in quantitative traits showed that the effect of irrigation was significant at the level of 1% in terms of cluster weight index, fruit weight, and fruit flesh to kernel weight ratio. The results of regression analysis of variance showed that in the dependent variable of cluster weight, the consumption water volume explained 19.1% (R2 = 0.191) of the fluctuations of the dependent variable (cluster weight). Among all the studied variables, the volume of water consumption explained the most significant changes in date cluster drying. Fruit moisture with t (2.096) and equivalent beta coefficient (0.046) had a significant positive effect on water productivity at the level of 5%. The results of the Pearson correlation coefficient showed that the effect of yield on changes in water productivity was much greater than the volume of water consumed so the yield caused significant changes in water productivity. While the effect of water consumption on water productivity was not significant.

    Keywords: Water requirements, Water levels, Regression coefficient, Water productivity
  • H. Hakimi Khansar*, A. Hosseinzadeh Dalir, J. Parsa, J. Shiri Pages 21-37

    Accurate prediction of pore water pressure in the body of earth dams during construction with accurate methods is one of the most important components in managing the stability of earth dams. The main objective of this research is to develop hybrid models based on fuzzy neural inference systems and meta-heuristic optimization algorithms. In this regard, the fuzzy neural inference system and optimizing meta-heuristic algorithms including genetic algorithms (GA), particle swarm optimization algorithm (PSO), differential evolution algorithm (DE), ant colony optimization algorithm (ACOR), harmony search algorithm (HS), imperialist competitive algorithm (ICA), firefly algorithm (FA), and grey wolf optimizer algorithm (GWO) were used to improve training system. Three features including fill level, dam construction time, and reservoir level (dewatering) obtained from the dam instrumentation were selected as the inputs of hybrid models. The results showed that the hybrid model of the genetic algorithm in the test period had the best performance compared to other optimization algorithms with values of R2, RMSE, NRMSE, and MAE equal to 0.9540, 0.0866, 0.1232, and 0.0345, respectively. Also, ANFIS-GA, ANFIS-PSO, ANFIS-ICA, and ANFIS-HS hybrid algorithms performed better than ANFIS-GWO, ANFIS-FA, ANFIS-ACORE, and ANFIS-DE in improving ANFIS network training and predicting pore water pressure in the body earthen dams at the time of construction.

    Keywords: Earth dam, ANFIS, Meta-heuristic algorithms, Pore water pressure, Dam instrumentation
  • I. Hasanpour*, M. Shirvani, M.A. Hajabbasi, M.M. Majidi Pages 39-59

    Low organic matter content and alkaline pH of calcareous soils in arid and semi-arid regions are the main reasons for the low nutrient availabilities for plants in these soils. One way to improve the chemical properties and fertility of calcareous soils is the application of organic substances such as biochar produced from pyrolysis of organic wastes. However, biochars have an almost predominant alkaline pH, which exacerbates plant nutrient deficiencies in calcareous soils when used for a long time. Pyrolysis of some organic wastes under controlled temperature conditions can lead to the production of acidic biochar. The effect of acidic biochars on several chemical properties of two calcareous soils in Isfahan province was investigated in the present study. Treatments included two types of biochar (pine cone and rice husk), three levels of biochar addition (one, three, and six percent), two types of soil (a sandy loam (Tiran) and a clay loam (Lavark)), and two incubation periods (one and six months). The results showed that applying biochar could slightly decrease soil pH but raised soil electrical conductivity. In addition, the amount of organic carbon, total nitrogen, and available concentration of manganese in all treatments and the concentrations of available phosphorus, potassium, iron, zinc, and copper in the most of treatments showed a significant increase compared to the control. Amending soil with biochar at a 6% rate caused the most significant changes in the measured parameters in both soil types. In general, the results of this study indicated that acidic biochar produced from pine cones and rice husk can be used as a suitable conditioner to improve the chemical properties and fertility of calcareous soils.

    Keywords: Biochar, Soil conditioner, Soil organic waste, Rice husk, Pine cone
  • F. Khafi*, A.R. Hossienpour, H. Motaghian Pages 61-73

    One of the significant factors affecting biochar properties is the pyrolysis temperature. This study aimed to investigate the effect of pyrolysis temperature on the properties and fractionation of Zn and Pb in biochars produced by sewage sludge. Biochars were prepared at temperatures of 300 to 700 °C and the physicochemical properties, availability, and fractionation of Zn and Pb were investigated. The results showed that pH, pHzpc, percentage of calcium carbonate, cation exchange capacity, specific surface area, and porosity in biochars were higher than in the feedstock. By increasing biochar production temperature, the mentioned properties increased. FT-IR revealed that the OH functional group is present in free form, either in the structure of C-OH and -COOH and aliphatic-CH2 groups in the sewage sludge. By converting sewage sludge to biochar, the intensity of these peaks decreased. In contrast, peaks representing complex aromatic structures appeared. The availability of Zn and Pb in biochar was reduced as compared to sewage sludge. The results of fractionation indicated that sewage sludge has bio-availability and toxicity of Pb and Zn. the amount of oxide and residual fractions of these two metals increased by converting sewage sludge to biochar at different temperatures. Therefore, it seems that biochar production from sewage sludge reduces the toxicity and bio-availability of Zn and Pb. Also, by incrementing the temperature of production, the bio-availability potential (bonding with organic matter), and non-toxicity (residual) of these metals increased.

    Keywords: Sewage sludge biochar, Pyrolysis temperature, Availability, Fractionation, Pb, Zn
  • M. Majedi Asl*, R. Daneshfaraz, J. Chabokpour, B. Ghorbani Pages 75-90

    In the last decade, the use of gabion structures in hydraulic engineering for stabilizing the structure due to its high density and weight has become widespread. Also, the material's roughness and porosity cause it to be used in energy dissipation and drainage projects. This study evaluates the relative energy dissipation of gabion structures downstream of the ogee spillway in the conditions of a submerged hydraulic jump. The evaluated parameters in this study were Froude number, gabion height, gabion thickness, and material diameter. The experiments were performed with three average diameters of 1.5, 2.2, and 3 cm for rock material, three gabion heights of 10 and 20 cm, and Max. The end sill heights were 10, 20, and 30 cm. The operated discharges were regulated from 20 to 40 l/s. The results showed that by decreasing the average diameter of gabion aggregates, the amount of relative energy dissipation increases in all tested models, so that in gabion with a 1.5 cm average diameter of aggregates, the amount of energy dissipation increased by 3.6% in comparison with using the diameter of 3cm for the average diameter of the material. Increasing the height of the gabion to the extent that the flow is entirely inward can have up to 33% more relative energy dissipation than the gabion with a height of 10 cm. Also, by increasing the diameter of the gabion from 10 cm to 30 cm, relative energy dissipation increases up to 15%.

    Keywords: Relative energy dissipation, Gabion, Ogee spillway, Relative length of hydraulic jump
  • M. Zareian* Pages 91-105

    This study was conducted to investigate the effects of climate change on temperature and precipitation changes in important synoptic weather stations in Yazd province (including Yazd, Bafgh, Marvast, and Robat-e-Poshtebadam). Accordingly, a combination of the outputs of the latest AOGCM models presented in the IPCC sixth assessment report (CMIP6) were used to increase the accuracy of temperature and precipitation forecasts. A weighting method was used based on the Kling-Gupta combined index (KGE) to combine these models. After weighting the models, the monthly temperature and precipitation changes were calculated based on SSP126, SSP245, and SSP585 emission scenarios. Then, daily temperature and precipitation time series were extracted for different weather stations using the LARS-WG downscaling model. The results showed that in all the weather stations, CanESM5 and BCC-CSM2-MR models have the best ability to simulate the temperature and precipitation of the historical period, respectively. Results also showed that in all emission scenarios, the annual temperature will increase and the annual precipitation will decrease. The annual temperature of this region will increase between 0.2 to 0.6 °C, and the annual precipitation will decrease between 2.9 and 13.7% in different weather stations. Also, the maximum temperature increase and precipitation decrease in this region, will occur in spring and autumn, respectively.

    Keywords: Climate change, Yazd province, Emission scenario, AOGCM model
  • M. Sabouri, A.R. Emadi*, R. Fazloula Pages 107-118

    A compound sharp-crested weir is often used to measure a wide range of flows with appropriate accuracy in open channels. In this study, experiments were performed to investigate the hydraulic flow through a compound weir of circular-rectangular with changes in hydraulic and geometric parameters in free and submerged flow conditions. The characteristics of the weirs include rectangular spans width of 39 cm, a circular radius of 5, 7.5, and 12.5 cm, and heights of 10 and 15 cm. The results showed that by increasing the radius and height of the Weir, upstream water depth increases around 28.4%. At a constant h/p, the discharge coefficient increases with the increasing radius of the circular arc. Also, in the submerged conditions, the discharge coefficient is less (around 40%) than in the free flow condition, which is due to the resistance of the depth of the created stream against the passage of the flow.

    Keywords: Discharge coefficient, Compound weir, Submergence, Circular weir, Experimental evaluation
  • M. Seifollahi, S. Abbasi, M.A. Lotfollahi-Yaghin, R. Daneshfaraz*, F. Kalateh, M. Fahimi-Farzam Pages 119-134

    Unpredictable settlement of earth dams has led researchers to develop new methods such as artificial neural networks, wavelet theory, fuzzy logic, and a combination of them. These methods do not require time-consuming analyses for estimation. In this research, the amount of settlement in rockfill dams with a central core has been estimated using artificial intelligence methods. The data of 35 rockfill dams with a central core were used to train and validate the models. The artificial neural network, wavelet transform model, and fuzzy-neural adaptive inference system are the proposed models which were used in the present study. According to the results, the best model for an artificial neural network had two hidden layers, the first layer of 18 neurons and the second layer of 7 neurons, with the Tansig-Tansig activation function, with a coefficient of determination R2=0.4969. The best model for the fuzzy-neural inference system had the ring function (Dsigmoid) as a membership function, with three membership functions and 142 repetitions with a coefficient of determination R2=0.2860. Also, combining wavelet-neural network conversion with the coif2 wavelet function due to the more adaptation this function has to the input variables, the better the performance, and this function, with a coefficient of determination R2=0.9447, had the highest accuracy compared to other models.

    Keywords: Dam crest settlement, Rockfill dam, Artificial neural network, Wavelet transform, Neural-fuzzy
  • A. Malekian*, A.A. Jafarazdeh, Sh. Oustan, M. Servati Pages 135-153

    To study the soil-landscape change in the Chaldoran region, 9 representative soil profiles were studied in 5 dominant geomorphic units of the study area including piedmont plain, mantled pediment, alluvial fan, plain, and flood plain. The results showed that the accumulation of pedogenic carbonate in some soils was concretion and light in color. In control soils in the piedmont plain (profile 5 and 7), mantled pediment (profile 6), and flood plain (profile 8) clay transferred from the surface horizons and accumulated in the lower horizon, due to relatively good rainfall in the region and distinct dry and wet seasons has led to the formation of argillic horizons along with the formation of crust on the surfaces of aggregates and building units and has formed the Alfisoils order. Mineralogical results showed the presence of chlorite, illite, kaolinite, and smectite minerals. According to the evidence, illite, chlorite, and kaolinite minerals were inherited and smectite minerals were formed due to weathering and evolution of illite, chlorite, or palygorskite minerals. Also, the results of the CIA index in the region indicated that the soils of the region are in the stage of weak to moderate weathering. In general, the results indicated the critical role of drainage, land use, and parent materials in the soils of the study area.

    Keywords: Drainage, Land use, Soil evolution, A-CN-K diagram
  • A. Motamedi*, J. Abedi-Koupai, A.R. Gohari Pages 155-166

    Water scarcity and lack of soil fertility are two major problems in the agriculture sector. This study aimed to use Azolla anzali and Lemna minor as a cover for a free surface of the water since not only do they have the potential to reduce evaporation, but they can also produce green fertilizer. Therefore, a completely randomized design experiment with 4 treatments (Azolla anzali, Lemna minor, combination of Azolla anzali+ Lemna minor and control) was performed with three replications. The surface of the reservoirs was covered with the mentioned plants and the changes in water height were measured every other day and the amount of nutrients (nitrogen and phosphorus) of the plant tissue was measured three times at the beginning, middle, and end of the period. Eventually, water loss in tanks containing Lemna, Azolla, and Lemna+ Azolla, was 39, 33.2, and 28.7% less than the control tank. The highest amount of nutrients in plant tissue was observed in Lemna, Azolla+ Lemna, and Azolla treatments, respectively. Although the amount of nutrients in the combined treatment was not higher than that of Lemna more biomass was produced, which means it can provide more fertilizer. Finally, the combined treatment of the two plants is a more suitable option to be used.

    Keywords: Water loss reduction, Surface water covering, Green manure, Aquatic plants
  • F. Zarif, A. Asareh*, M. Asadiloor, H. Fathian, D. Khodadadi Dehkordi Pages 167-186

    An accurate and reliable prediction of groundwater level in a region is very important for sustainable use and management of water resources. In this study, the generalized feedforward (GFF) and radial basis function (RBF) of artificial neural networks (ANNs) have been evaluated for monthly predicting groundwater levels in the Dezful-Andimeshk plain in southwestern Iran. The partial mutual information (PMI) algorithm was used to determine efficient input variables in ANNs. The results of using the PMI algorithm showed that efficient input variables for monthly predicting groundwater level for piezometers affected by water discharge and recharge include only water level in the current month. Also, efficient input variables for predicting the water level for piezometers affected only by water discharge include the water level in the current month, the water level in the previous month, the water level in the previous two months, transverse coordinates of piezometers to UTM, the water level in the previous three months, the water level in the previous four months, the water level in the previous five months and longitudinal coordinates of piezometers to UTM. In addition, efficient input variables of monthly predicting groundwater level for piezometers neither affected by water discharge nor water recharge, respectively, include the water level in the current month, the water level in the previous month, the water level in the previous two months, the water level in the previous three months, the water level in the previous four months, the water level in the previous five months, the water level in the previous six months, transverse coordinates of piezometer to UTM and longitudinal coordinates of piezometer to UTM. The results indicated that the GFF network is more accurate than the RBF network for monthly predicting groundwater level for piezometers including water discharge and recharge and piezometers including only water discharge. Also, the RBF network is more accurate for monthly predicting groundwater levels for piezometers that include neither water discharge nor recharge than the GFF network.

    Keywords: Monthly predicting, Groundwater level, Artificial Neural Networks, PMI algorithm
  • M.A. Mohammadi*, H. Ebrahimnezhadian, M. Asgarkhan Maskan, V. Vaziri Pages 187-201

    The study of annual damage statistics due to floods in Iran and the world shows the extent of flood damage to natural and human resources in different regions. Determining the flood zone of rivers in order to protect national resources and reduce flood damage provides the possibility of protecting the river from encroachment and the construction of any unauthorized facilities in it. Therefore, in the present study, the capability of numerical models in simulating the flood zone of rivers was evaluated in the range of Azarshahr Qushqura river and the two-dimensional hydraulic model HEC-RAS 5.0.7 and one-dimensional HEC-RAS model were compared. Changes in the hydraulic characteristics of the flood flow including depth and velocity of the flow at different cross sections of the models were evaluated. The results showed that the water surface level (flow depth) of the two-dimensional model HEC-RAS compared to the one-dimensional model had the lowest error as compared to other hydraulic parameters of flood flow. The two-dimensional HEC-RAS model showed the highest error rate in the flow velocity parameter in comparison to the one-dimensional model. The results indicated that two-dimensional HEC-RAS model V5.0.7 determined the surface of the flood zone 12.46 % more than the one-dimensional HEC-RAS model. The confirmation of the resulting zones on the current state of the river and comparison with the river aerial photo of 1346 indicated the higher accuracy of the two-dimensional HEC-RAS model in estimating the flood zone of the river.

    Keywords: Flood, Numerical simulation, HEC-RAS software, Flood zone
  • F. Golabkesh, A. Nazarpour*, N. Ghanavati, T. Babaeinejad Pages 203-221

    The current study aims to find the best methods of using remote sensing and supervised classification algorithms in long-term salinity monitoring of salinity changes in the Atabieh area with an area of 5000 hectares in the west of Khuzestan province. The procedure is based on the separation of different levels of saline soils utilizing information obtained from Landsat 7 and 8 satellite images (2001 to 2015) along with salinity data taken from the study area, and salinity indices including SI1, SI2, SI3, NDSI, IPVI, and VSSI. The results show the expansion of the saline zone trend in the soils of the study area, among which, soils with EC of more than 16 dS m-1 (very saline) have the highest frequency. The area of saline soils has increased significantly over the past 15 years, with a saline land area increasing by more than 90%. The percentage of salinity class is low (S1). According to this study, the only significant index in soil salinity at a 95% confidence level is the SI3 index, which has been able to have a good estimate of the increasing changes in soils in the region. The results of the supervised classification showed that the support vector machine (with an overall accuracy of 95.78 and a kappa coefficient of 0.89) is more accurate. After the vector machine method, the methods of minimum distance, maximum likelihood, and distance of Mahalanobis have the highest accuracy, respectively. Based on salinity maps obtained in years in 2001, 2005, 2010, and 2015, it can be said that the salinity rate in the whole of the study area was progressing and at the same time the salinity area in the middle and high classes increased decreased and on the other hand, the salinity area in the high class in 2001 gradually increased and distributed in 2015 throughout the region.

    Keywords: Soil salinity assessment, Landsat ETM+ images, Support vector machine (SVM), Atabiyeh, Khuzestan
  • M. Abdi*, H. Sharifan, H. Jafari, Kh. Ghorbani Pages 223-233

    The irrigation schedule of crops is the most effective way to increase agricultural water use efficiency. In irrigation planning, determining the irrigation time is more important and difficult than determining the depth of irrigation water. Among all methods of determining the irrigation time of crops, the methods which used plants are more accurate than other methods. In this study, the wheat water stress index has been used which is based on the air vapor pressure deficit and the difference between vegetation and air temperature (Tc-Ta). First of all, the diagram and the relationship between the top and bottom baselines were extracted, then the water stress index of wheat was drawn in the Karaj region. Secondly, to determine the optimal water stress index of wheat, four treatments including I1: 30% of maximum allowable depletion of moisture, I2: 45% of maximum allowable depletion of moisture, I3: 60% of maximum allowable depletion of moisture, I4: 75% of maximum allowable depletion of moisture were performed in four replications. The amount of water stress index of each treatment was calculated during the season separately, and the CWSI of the treatment with the highest water use efficiency was used to determine the irrigation time of wheat. The results showed that the relationship between the upper and lower baseline for wheat in the Karaj region is Tc-Ta = 3.6 0c and  Tc-Ta = -0.27VPD - 2.64, respectively. The treatment of 45% of maximum allowable depletion of moisture had the highest water use efficiency and the optimal water stress index for wheat was obtained at 0.36 in the Karaj region.

    Keywords: Irrigation planning, Water use efficiency, Vegetation temperature difference, Idso diagram
  • Kh. Abdollahi, T. Tahmasbi, M. Pajouhesh* Pages 235-247

    The runoff curve number method is widely used to predict runoff and exists in many popular software packs for modeling. The curve number is an empirical parameter important but depends largely on the characteristics of soil hydrologic groups. Therefore, efforts to reduce this effect and extract more accurate soil information are necessary. The present study was conducted to integrate fuzzy logic for extraction runoff curve numbers. A new distribution model called CNS2 has been developed. In the first part of this research, the formulation and programming of the CNS2 model were done using the Python programming language environment, then the model was implemented in the Beheshtabad watershed. This model simulates the amount of runoff production in a watershed in the monthly time step with the fuzzy curve number and takes into account the factor of rainy days, the coefficient of management of the RUSLE-3D equation, and the soils theta coefficient. The results indicated that the model with Nash-Sutcliff 0.6 and the R2 coefficient 0.63 in the calibration set and Nash index 0.53 and R2 coefficient 0.56 in the validation set had appropriate efficiency in runoff simulation. The advantage of the model is that distributive and allows for the identification of areas with higher runoff production.

    Keywords: CNS2 Model, Fuzzy curve number, Runoff, Behshtabad watershed
  • Z. Kolivand, A.R. Pardakhti* Pages 249-261

    In the past years, by increasing population and water consumption, as well as the high cost of developing surface water resources, the exploitation of groundwater resources has increased significantly. In the current situation, a significant part of the country's water consumption in all sectors of consumption is provided by groundwater sources. On the other hand, the development of industry and the entry of pollutants, including heavy metals, into the groundwater endanger the health of humans. The present research has investigated the non-cancerous risk caused by heavy metals in the groundwater of Urmia plain for both children and adults. This research is based on a descriptive-analytical method based on the available data, in which the concentration of polluting metals obtained from the studies conducted in the fall and winter of 2016 from the number of 12 wells supplying rural drinking water in the Urmia plain has been analyzed. Also, human health risk assessment was measured using the United States Environmental Protection Agency index. The results showed that there are six heavy metals including cadmium, copper, iron, manganese, nickel, and lead in the region's groundwater, among which two of the wells have cadmium and lead values higher than national and international standards. Also, the total non-cancer risk index through ingestion and skin absorption for both children and adults groups was found to be 0.23 and 0.096, respectively, which is less than one, and this indicates that the water quality of the region is suitable for drinking.

    Keywords: Risk assessment, Non-carcinogenic, Heavy metals, Groundwater, Urmia plain
  • F. Daechini, M. Vafakhah*, V. Moosavi, M. Zabihi Silabi Pages 263-281

    Surface runoff is one of the most significant components of the water cycle, which increases soil erosion and sediment transportation in rivers and decreases the water quality of rivers. Therefore, accurate prediction of hydrological response of watersheds is one of the important steps in regional planning and management plans. In this regard, the rainfall-runoff modeling helps hydrological researchers, especially in water engineering sciences.  The present study was conducted to analyze the rainfall-runoff simulation in the Gorganrood watershed located in northeastern Iran using AWBM, Sacramento, SimHyd, SMAR, and Tank models. Daily rainfall, daily evapotranspiration, and daily runoff of seven hydrometric stations in the period of 1970-2010 and 2011-2015 were used for calibration and validation, respectively. The automated calibration process was performed using genetic evolutionary search algorithms and SCE-UA methods, using Nash Sutcliffe Efficiency (NSE) and root mean of square error (RMSE) evaluation criteria. The results indicated that the SimHyd model with NSE of 0.66, TANK model using Genetic Algorithm and SCE-UA methods with NSE of 0.67 and 0.66, and Sacramento model using genetic algorithm and SCE-UA methods with NSE of 0.52 and 0.55 have the best performance in the validation period.

    Keywords: Validation, Genetic algorithm, Rainfall-runoff library software package, Rainfall-runoff model, Hydrological models
  • M. Heydari, M. Bahrami Yarahmadi*, M. Shafai Bejestan Pages 283-297

    Bed shear stress is one of the most important hydraulic parameters to determine the amount of bed and suspended load and the bed and bank scouring in rivers. Bed shear stress depends on bedforms (ripples, dunes, and anti-dunes) in alluvial rivers. In this study, the effect of artificial ripple bedforms on bed shear stress has been investigated. Two types of uniform granulation with average sizes (d50) of 0.51 and 2.18 mm were used to roughen the surface of the artificial ripples. The bedform length and height were 20 and 4 cm, respectively. The angles of its upstream and downstream to the horizon were selected equal to 16.4 and 32 degrees, respectively. Different flow rates (Q= 10, 15, 20, 25, and 30 l/s) and different bed slopes (S= 0, 0.0001, 0.0005, 0.001, and 0.0015) were examined. The results showed that by increasing the particle size on the bed surface, total shear stress (tb ), grain-related bed-shear stress (t¢b ), and form-related bed-shear stress ( t²b )  increase. The value of tb , t¢b , and t²b in bed form roughened by sediment size of 2.18 mm were, on average, 22.38, 30.86, and 22.3% more than the bed form roughened by sediment size of 0.51 mm, respectively.

    Keywords: Ripple, Dune, Alluvial rivers, Bed shear stress
  • S. Dehghan Farsi, R. Jafari*, A.R. Mousavi Pages 299-311

    The objective of the present study was to investigate the performance of some of the extracted information for mapping land degradation using remote sensing and field data in Fras province. Maps of vegetation cover, net primary production, land use, surface slope, water erosion, and surface runoff indicators were extracted from MOD13A3, MOD17A3, Landsat TM, SRTM, ICONA model, and SCS model, respectively. The rain use efficiency index was obtained from the net primary production and rainfall map, which was calculated from meteorological stations. The final land degradation map was prepared by integrating all the mentioned indicators using the weighted overlay method. According to the ICONA model, 5.1, 9, 47.21, 27.91, and 10.73 percent of the study area were classified as very low, low, moderate, severe, and very severe water erosion; respectively. Overlaying the ICONA map with other indicators showed that very high and high classes, moderate, and low and very low classes of land degradation covered 1.3, 18.7, 70, 0.9, and 9.1 percent of the study area, respectively. According to the results, integrating remote sensing with ICONA and SCS models increases the ability to identify land degradation.

    Keywords: Runoff, Water erosion, Modelling, MODIS
  • M.H. Sadeghi Ravesh* Pages 313-326

    The optimal strategy selection is an influential factor to enhance the efficiency of land reclamation projects. On the other hand, the process of desertification of the land during environmental degradation is the consequence of the interaction between various factors that make it challenging to select appropriate solutions. Therefore, this study aimed to provide systematic optimization strategies in the form of a group decision-making model in the Yazd-Khezrabad plain. The important strategies were identified using the Delphi model. Then, the alternative initial ranking was formed by Cook and Seiford method framework using the vote taken from the decision makers on strategies. Finally, by estimating the linear distance of each option and including the matrix of the intervals, the last priority of the strategies was obtained from solving the assignment problem. The results indicated that the strategies of "prevent land use inappropriate change" (A18) and "the regeneration of vegetation cover" (A23) with Value=1 and Reduced Cost=0, were identified as the most important combating-desertification strategies in the region, respectively. The results of this study help desert managers to utilize limited facilities and capital dedicated to controlling the desertification process efficiently and effectively.

    Keywords: Decision-making method, Multi-criteria decision-making, Assignment problem, pair-wise comparison, Lingo software