فهرست مطالب

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و سوم شماره 3 (پیاپی 75، خرداد 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/03/17
  • تعداد عناوین: 15
|
  • کامران رضایی توابع، سحر طبیبیان*، بهاره صمدی کوچکسرایی، مسعود باقرزاده کریمی، پوریا غلامزاده صفحات 435-446
    این تحقیق با هدف محاسبه نیاز آبی زیست محیطی و تراز اکولوژیک تالاب پریشان جهت انتقال آب از سد نرگسی انجام گردید. بر اساس اطلاعات هیدرولوژیک، ارتباطی بین حجم آب تالاب، میزان بارش و ورودی رواناب ها وجود ندارد؛ بنابراین، عامل اصلی خشک شدن تالاب، مصرف بی رویه آب در کشاورزی است. برای تعیین حقابه هیدرولوژیک، از فرمول بیلان آبی دریاچه استفاده شد. براین اساس، نیاز آبی زیست محیطی در صورت اجرای طرح نکاشت، 05/15 و در صورت محدودکردن 50 درصدی فعالیت چاه های کشاورزی، 95/35 میلیون مترمکعب در سال می باشد. در صورت اجرای سناریوی اول، بدون خشکسالی و انتقال آب، بعد از 5/3 سال آب زیرزمینی به تراز صفر رسیده و سپس فرآیند احیاء آغاز می شود اما با اجرای سناریوی دوم، این زمان 5 سال بوده و در صورت انتقال آب از سد، تسریع خواهد شد. گونه های پرچم، شامل پلیکان پاخاکستری، ماهی پریشانی و گیاه نی هستند. سال 1386 آخرین سال رطوبت کل تالاب بود. در این سال، مقدار تغییرات گونه های شاخص  (MSI) پلیکان پاخاکستری، 80 و مطلوب بوده است. آمار صید ماهی پریشانی در این سال، 64 تن و مطلوب بوده است مساحت نی زارها در همین سال مساحت 220 هکتار به دست آمد؛ بنابراین تراز اکولوژیک حداقل، بر اساس حجم تالاب در سال 1386، 3/39 میلیون مترمکعب است اما تراز تعادل اکولوژیک بر اساس متوسط حجم در سال های پرآبی، 6/51 میلیون مترمکعب می باشد؛ بنابراین استفاده از شاخص های هیدرولوژیک و اکولوژیک می تواند حجم حداقل و مطلوب جهت بازگشت تالاب به کارکردهای طبیعی را تعیین کند. البته نقش آماربرداری دقیق از موجودات شاخص حایز اهمیت فراوان است.
    کلیدواژگان: نیاز آبی زیست محیطی، سناریوی نکاشت، سد نرگسی، تصاویر ماهواره ای
  • سیده زهرا جعفری نایینی، علیرضا جعفرنژادی، کامران محسنی فر*، تیمور بابائی نژاد، علی غلامی صفحات 447-458
    نیشکر مانند همه گیاهان قندی نیاز بالایی به پتاسیم دارد با این حال اضافه کردن بلندمدت کودهای شیمیایی در زمین های کشاورزی موجب تخریب خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک می شود. پژوهش حاضر به منظور بررسی تاثیر ویناس و هیومیک اسید بر غلظت پتاسیم خاک و عملکرد گیاه نیشکر جهت کاهش کاربرد کودهای توصیه شده منطقه می باشد. این پژوهش مزرعه ای در سال زراعی 1398 به صورت کرت های دوبار خرد شده در قالب بلوک های کامل تصادفی اجرا شد. عامل های آزمایش شامل ویناس در سه سطح: صفر، 50 و 100 مترمکعب در هکتار، هیومیک اسید در سه سطح: صفر، 5/2 و 5 کیلوگرم در هکتار و تیمار کودی عناصر پرمصرف در دو سطح: توصیه شده و 50 درصد توصیه شده اجرا شد. نتایج نشان داد کاربرد ویناس و اسید هیومیک بر غلظت تمام شکل های پتاسیم خاک تاثیر معنی داری در سطح احتمال یک درصد داشت. نتایج اثرات ساده نشان داد میانگین پتاسیم تبادلی و محلول در تیمارهای (100 مترمکعب ویناس)، (5 کیلوگرم هیومیک اسید) و (کود توصیه شده) به ترتیب 275، 165 و 221 درصد و 692، 371 و 484 درصد بیشتر نسبت به شاهد است. اثرات متقابل پتاسیم تبادلی و محلول در ترکیب (100 مترمکعب ویناس، 5 کیلوگرم هیومیک اسید و کود توصیه شده) به ترتیب 384 و 882 درصد بیشتر نسبت به شاهد است. نتایج نشان داد بیشترین و کمترین عملکرد به ترتیب در تیمار (50 مترمکعب ویناس) و (100 مترمکعب ویناس) به میزان 6/61 و 2/28 تن در هکتار و اثرات متقابل بالاترین عملکرد در تیمار (50 مترمکعب ویناس، 5 کیلوگرم هیومیک اسید و نصف کود توصیه شده) به مقدار 2/75 تن در هکتار است. نتایج نشان می دهد ویناس و هیومیک اسید می تواند به خوبی به عنوان جایگزینی برای کودهای شیمیایی عمل کند و با مدیریت صحیح مصرف کودهای شیمیایی را کاهش دهد.
    کلیدواژگان: محلول خاک، پتاسیم تبادلی، تیمار کودی، عمق خاک
  • فرزانه جان محمدی، رکسانا موگوئی*، حمید کاردان مقدم صفحات 459-470

    توسعه ناپایدار بدون درنظرگرفتن آمایش منطقه ای می تواند اثرات نامطلوب محیطی بخصوص در منابع آب کارستی یک منطقه ازنقطه نظر کیفی ایجاد کند. براین اساس در این مطالعه با استفاده از تلفیق دو روش تعیین آسیب پذیری چشمه و حریم کیفی به روش MDHT، پهنه بندی حریم کیفی برای چشمه ها به عنوان خروجی سیستم کارستی انجام گرفت. این مطالعه برای سه دهنه چشمه در پایین دست سد سیمره برای یک دوره پنج ساله انجام شده است. نتایج نشان داد که مقدار شاخص آسیب پذیری در چشمه S1 نسبت به دو چشمه دیگر بالاتر و مقدار 4/150 به دست آمده است. تحلیل نتایج به دست آمده نشان داد که میزان آسیب پذیری تابعی معکوسی از آبدهی چشمه بوده است. با افزایش میزان آبدهی میزان شاخص آسیب پذیری کاهش می یابد. باتوجه به انتخاب روش MDHT برای تعیین حریم کیفی چشمه و نقش میزان آبدهی در تعیین سناریو حریم، بیشترین میزان آبدهی مربوط به چشمه S3 بوده است. مقدار شاخص MDHT به دست آمده نیز نسبت به دو چشمه دیگر بیشتر و مقدار 417 محاسبه شده است. کمترین میزان آبدهی نیز مربوط به چشمه S1 بوده که مقدار شاخص MDHT نیز 75/14 به دست آمد و بیشترین سطح و حریم مربوط به چشمه S1 و کمترین سطح حریم مربوط به چشمه های S2 و S3 است. نتایج نشان می دهد شبکه کارستی چشمه های منطقه دارای آسیب پذیری بوده که باعث می شود حریم کیفی این منابع تحت تاثیر قرار گرفته و پهنه های حساس منطقه برای توسعه بهره برداری به شدت با خطر آلودگی همراه شود.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری، آبدهی، کارست، VESPA، MDHT
  • حسن اصولی، احمد کریمی*، حسین شیرانی، سید حسن طباطبایی صفحات 471-483
    اصلاح خاک با بیوچار، رهیافت جدیدی در مدیریت بقایای گیاهی است. این پژوهش با هدف بررسی اثر مقادیر مختلف بیوچار کاه گندم در اندازه ذرات متفاوت بر گنجایش هوای خاک (AC)، منافذ درشت (PMAC)، آب قابل استفاده گیاه (PAW)، شاخص دکستر، شاخص تنش آبی (CWSI) و عملکرد گندم در یک خاک لوم شنی انجام شد. آزمایشی به صورت فاکتوریل با طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی آذربایجان شرقی (ایستگاه سعیدآباد) در سال های 1397 و  1398 در سه تکرار اجرا شد. بیوچار گندم در مقادیر 5/0٪، 5/1٪ و 3٪ و با اندازه ذرات 5/0-0،   1-5/0 و 2-1 میلی متر تا عمق 15 سانتی متری با خاک مخلوط شدند. نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که ویژگی AC با مقادیر 5/0٪ و 5/1٪ بیوچار و به ترتیب اندازه ذرات mm 5/0-0 وmm  1-5/0 بیوچار نسبت به شاهد بهبود یافت. مقدار 3% بیوچار و اندازه ذرات 1-5/0 آن، سبب تولید بیشترین مقدار PMAC گردید. در تمام تیمارها، میزان PAW نسبت به شاهد به صورت معنی داری افزایش یافت. شاخص دکستر صرفا در مقادیر R1 وR2   با اندازه ذرات 5/0-0 و 1-5/0 افزایش معنی داری نسبت به شاهد داشت. تغییر در اندازه ذرات بیوچار در مقادیر 5/0٪ و 5/1٪، تاثیر معنی داری در تغییر شاخص دکستر نداشت. کمترین مقدار شاخص CWSI نسبت به شاهد، در مقدار 5/1٪ و اندازه ذرات 1-2 بیوچار مشاهده شد. در مقادیر 5/1٪ و 3٪ بیوچار با اندازه ذراتmm  1-5/0 و نیز در مقدار 3٪ بیوچار با اندازه ذراتmm  5/0-0، افزایش عملکرد نسبت به شاهد معنی دار بود. بیشترین همبستگی مثبت معنی دار بین عملکرد و شاخص دکستر مشاهده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که تغییرات ویژگی های فیزیکی خاک به مقدار و اندازه ذرات بیوچار بستگی داشته و در اصلاح خاک با بیوچار، لازم است که موردتوجه قرار گیرد.
    کلیدواژگان: آب قابل استفاده، بیوچار کاه گندم، شاخص دکستر، گنجایش هوای خاک، منافذ درشت خاک
  • سروش سلیمانیان، زهرا گنجی نوروزی*، وجیهه درستکار، محمدهادی موحدنژاد، ماشالله رضاکاظمی صفحات 485-500
    با افزایش روز افزون جمعیت و افزایش مصرف آب در بخش های کشاورزی و صنعت، ورود آلاینده های مختلف به محیط زیست و منابع آب و خاک افزایش یافته است. از جمله آلاینده ها می توان به فلز سنگین کادمیوم اشاره کرد که علاوه بر سمیت، مشکلات عمده ای را بر سلامت موجودات زنده می توانند ایجاد کنند. در این مطالعه با روش جذب، حذف این فلز کادمیوم از آب توسط سه جاذب رس سپیولیت، زغال زیستی ذرت و کمپلکس رس و زغال زیستی ذرت بررسی شد. برای این منظور آزمایش مربوط به هم دماهای جذب و سینتیک جذب توسط سه جاذب مورد مطالعه انجام شد. پارامترهای موثر بر فرآیند جذب شامل: قابلیت جاذب ها با تغییر غلظت اولیه محلول کادمیوم و حضور جاذب ها با تغییرات زمان تماس بررسی شد. ظرفیت جذب جاذب ها با افزایش غلظت کادمیوم از 150 تا 800 میلی گرم بر لیتر افزایش، اما درصد جذب با افزایش غلظت کاهش یافت. نتایج نشان داد که بیشترین ظرفیت جذب در کادمیوم مربوط به جاذب زغال زیستی ذرت می باشد، این در حالی است که جاذب کمپلکس رس و زغال زیستی از جاذب رس ظرفیت جذب بیشتری داشت. جهت مطالعه فرآیند جذب، همدماهای لانگمویر و فروندلیچ برای هر عنصر و جاذب بررسی گردید و مشخص شد جذب کادمیوم توسط جاذب ها از هر دو مدل تبعیت می کنند. مدل فروندلیچ با داشتن بالاترین ضریب تبیین (R2) و کمترین مجموع مربعات خطای معیار (SSE) بهترین برازش را با داده های آزمایشگاهی نشان داد. اثر زمان تماس جاذب بر میزان جذب بررسی و مشخص شد که راندمان جذب با افزایش زمان تماس افزایش یافت. برازش مدل های سینتیک شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، الوویچ و پخشیدگی درون ذره ای برای کادمیوم در غلظت های 150 و 600 میلی گرم بر لیتر در زمان های 30 تا 1440 دقیقه انجام یافت. مدل الوویچ در غلظت های 150 و 600 میلی گرم بر لیتر کادمیوم بهترین برازش را با داده های آزمایشگاهی نشان داد. در غلظت های 150 کمپلکس رس-زغال زیستی عملکرد بهتری در جذب از خودش نشان داد ولی در بقیه غلظت های کادمیوم، زغال زیستی جاذب بهتری نسبت دو جاذب دیگر بود. بر مبنای نتایج استنباط شده از آزمایش های جذب می توان بیان کرد بیوچار ذرت نسبت به کمپلکس رس و بیوچار و کمپلکس رس و بیوچار نسبت به رس قابلیت بالایی در حذف فلزات سنگین از آب های آلوده دارد که می توان از این جاذب ها به عنوان یک ماده ارزان قیمت و موثر در حذف آلاینده های نظیر کادمیوم استفاده کرد.
    کلیدواژگان: کادمیوم، زغال زیستی، کمپلکس رس-زغال زیستی، سینتیک، مدل لانگمویر و فروندلیچ
  • سجاد قاسم زاده، فاطمه رجائی* صفحات 501-511

    توجه به پدیده تغییراقلیم و تاثیر آن بر منابع آب از اهمیت بالایی برخوردار است. هدف پژوهش حاضر ارزیابی روش های مختلف وزن دهی خروجی مدل های AOGCM  و تاثیر آن بر رواناب حوضه قره سو در دوره 2041-2021 است. از 14 مدل گردش عمومی جو بهترین مدل های اقلیمی (HADGEM2-ES ،MICRO IPSL-CM5A-LR،NOERESM1-M ، ESM2M-GFDEL)  انتخاب و با سه روش وزن دهی  شامل روش یکسان،  روش میانگین گیری بیزین  (BMA) و روش REA وزن دهی شدند. سپس با ریزمقیاس نمایی مدل های اقلیمی و معرفی به مدلSWAT ، محدوده تغییرات رواناب حوضه در دوره آتی مشخص گردید. نتایج  نشان داد بیش ترین افزایش دمای حداکثر در فصل تابستان به میزان 1/58 درجه سانتی گراد در روش وزن دهی یکسان  و کمترین افزایش دمای حداقل در فصل زمستان با روش REA به مقدار 96/0 درجه سانتی گراد است. بیش ترین درصد تغییرات بارندگی در ماه آگوست با روش یکسان و کمترین درصد تغییرات در ماه فوریه با روش REA است. ارزیابی نتایج شبیه سازی مدل SWAT برای دوره واسنجی با استفاده از نمایه های آماری R2 و NS در مرحله واسنجی به ترتیب برابر 74/0 و 79/ 0 و در مرحله اعتبار سنجی 68/0 و 72/0 است که بیانگر دقت مدل در شبیه سازی رواناب می باشد. پیش بینی تغییرات رواناب با رویکرد همادی نمودن خروجی مدل های اقلیمی، کاهش رواناب در دوره  آتی را نشان می دهد . بیش ترین درصد تغییرات رواناب در روش بیزین و 4/34 -  درصد خواهد بود. در کل، نتایج حاکی از تغییر در توزیع زمانی جریان در حوضه قره سو در دوره آتی است که این تغییرات باعث ایجاد تغییرات مهمی در کیفیت و کمیت منابع آب خواهد شد.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، مدل های گردش عمومی اقیانوس اتمسفر، روش های وزن دهی، مدل SWAT
  • مسعود نادری*، حسین افضلی مهر، ایوب دهقان، علی اکبر امینی صفحات 513-526

    آگاهی از چگونگی تغییرات نیمرخ سرعت در رودخانه های دارای توده گیاهی در برآورد دقیق دبی جریان، سرعت برشی و مقاومت جریان اهمیت قابل توجهی دارد. ازاین رو در این پژوهش به بررسی نیمرخ های سرعت در چهار بازه تقریبا مستقیم از رودخانه های کوهستانی دارای توده گیاهی از استان های فارس و بوشهر پرداخته شده است. داده برداری در این پژوهش از اسفند 1399 شروع و در خرداد 1400 به پایان رسید. اندازه گیری ها در این پژوهش شامل نقشه برداری، اندازه گیری سرعت و داده برداری از ذرات بستر می باشد. با بررسی 71 نیمرخ سرعت اندازه گیری شده در بازه های انتخابی، نشان داده شد که علی رغم بالا بودن نسبت ظرافت () در بازه های موردمطالعه، در 39 درصد نیمرخ ها پدیده پایین افتادگی جریان رخ داده است که این موضوع نشان می دهد که نسبت ظرافت تنها عامل تاثیرگذار بر پدیده پایین افتادگی جریان نمی باشد. علاوه بر این در نیمرخ های نزدیک به توده گیاهی مقدار پارامتر Dip بزرگ تر به دست آمد. همچنین با بررسی قانون لگاریتمی در نیمرخ های سرعت مشخص شد که قانون لگاریتمی به خوبی در بازه های دارای توده گیاهی قابل کاربرد می باشد و مقدار حد بالای اعتبار قانون لگاریتمی تا 58 درصد عمق جریان به دست آمد. این مقدار در آزمایشگاه ها برای داده های سرعت تا 20 درصد عمق نزدیک بستر گزارش شده است.

    کلیدواژگان: پدیده پایین افتادگی جریان، توده گیاهی مستغرق، قانون لگاریتمی
  • حامد مازندرانی زاده*، سکینه کوهی صفحات 527-541
    روند نزولی حجم ذخایر آب زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک، همچون بسیاری از دشت های ایران، تبدیل به چالشی بزرگ شده است. از سوی دیگر ایجاد و توسعه شبکه جمع آوری فاضلاب شهری باعث کاهش جریان ورودی به آبخوان ها و در نتیجه تشدید روند کاهش این ذخایر شده است. هدف از انجام این مطالعه بررسی میزان تاثیر راهکارهایی در چارچوب اصول توسعه پایدار بر بهبود روند کاهش ذخیره آبخوان تحت 5 سناریوی مختلف با استفاده از پویایی سیستم است. آبخوان دشت مشهد به عنوان مطالعه موردی در این پژوهش انتخاب شده است. شبیه سازی آبخوان با استفاده از رویکرد پویایی سیستم و نرم افزار Vensim PLE طی دوره آماری 1360-1420 انجام گرفته است. لازم بذکر است که تحلیل حساسیت و واسنجی مدل با توجه به داده های مشاهداتی حجم آبخوان برای دوره زمانی 1362 تا 1392 و بررسی تاثیر سناریوهای مختلف بر حجم آبخوان تا سال 1420 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل حساسیت مدل در این مطالعه حاکی از آن است که تغییرات حجم آبخوان دارای بیشترین حساسیت نسبت به ضریب جریان بازگشتی در بخش های شرب و کشاورزی می باشد. نتایج نشان داد که با افزایش سطوح نفوذپذیر در معماری شهری نسبت به سناریوهای 2 و 3، منجر به بهبود حدود 16 و 19 درصدی وضعیت تغذیه آبخوان شده است. بطور کلی با استفاده از روش هایی همچون تغییر شیوه کشاورزی، افزایش بهره وری آب و همچنین اصلاح معماری شهری با تمرکز بر افزایش سطوح نفوذپذیر می توان بین 0/22 تا 58 درصد از کسری مخزن ناشی از جمع آوری فاضلاب شهری (نسبت به سناریوی دوم) را کاهش داد. درحالی که با ادامه وضعیت فعلی، بیلان منفی آبخوان ادامه یافته و می تواند منجر به مرگ آبخوان و بروز آسیب های جبران ناپذیر اقتصادی و اجتماعی شود.
    کلیدواژگان: شبکه فاضلاب، توسعه پایدار، منابع آب زیرزمینی، تعادل بخشی
  • نسرین صراف زاده، کامران داوری*، علی نقی ضیایی، حسین انصاری صفحات 543-557
    برای انتخاب الگوی کشت مناسب با این هدف که بتوان ضمن حداکثرسازی درآمد کشاورز، پایداری و ثبات در تولید داشته باشیم، نمی توان تنها به مباحث اقتصادی یک ساله بسنده کرد، بلکه مسایلی نظیر مقابله با علف های هرز، مقابله با آفات و بیماری ها و حاصلخیزی خاک در بلند مدت باید مورد توجه قرار گیرد. روشی که کشاورزان به صورت سنتی بکار می گیرند و حتی امروزه نیز کاربرد دارد، تناوب زراعی است. با این وجود معمولا تناوب زراعی در بهینه سازی الگو کشت در نظر گرفته نمی شود. در این پژوهش، اثر تناوب کشت بر عملکرد محصول و میزان سود قابل حصول (به عنوان اقدام مدیریتی تاثیرگذار) از واحد زراعی توسط یک معادله ارزشیابی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور احتساب تناوب زراعی به عنوان یک عامل در معادله بهینه سازی، روشی ابتکاری در این مطالعه ارایه شده است. در این روش، ماتریس ضریب تاثیر تناوب کشت، از طریق نظر کشاورز مجرب تکمیل شد. درایه های این ماتریس، ضرایب تاثیر کشت هر محصول پس از محصول دیگر را نشان می دهد. همچنین برای بررسی اثر تناوب، مطابق با نظر کشاورزان، 7 تناوب مختلف با محصولات گندم، سیب زمینی، ذرت دانه ای، جو و آیش مورد مطالعه قرار گرفت. منطقه مورد مطالعه نیز شبکه آبیاری و زهکشی شاوور در استان خوزستان می باشد. نتایج حاصل از بررسی اثر تناوب نشان داد، در تناوب های مختلف میزان عملکرد گندم تا 9.6%، ذرت دانه ای تا 3.3% و جو تا 11.4%  افزایش داشته که بر سود حاصل از واحد زراعی افزوده می شود. همچنین در بررسی تناوب برتر با سایر تناوب ها، نتایج نشان داد وجود آیش در تناوب و بکارگیری تناوب مناسب با گیاهان انتخابی، امکان افزایش سودآوری واحد زراعی را ایجاد می کند.
    کلیدواژگان: تناوب کشت، سود اقتصادی، مدل شبیه سازی آب-عملکرد AquaCrop
  • حمید فتاحی، میرعلی محمدی* صفحات 559-570
    پایه پل های بنا شده در عرض رودخانه ها، همواره مستعد پدیده های فرسایش و آبشستگی هستند. تنش برشی بستر یکی از عوامل اساسی در آبشستگی در اطراف پایه پل هاست که رابطه ای مستقیم میان آن ها وجود دارد. در تحقیق حاضر، ابتدا برای صحت سنجی مدل از نتایج آزمایشگاهی پایه پل استوانه ای شکل استفاده شد و در ادامه به مطالعه تاثیر شکل پایه های پل بر روی تنش برشی در کف بستر و سایر پارامترهای موثر با مدل سازی عددی و نرم افزار Flow-3D پرداخته شده است. شکل مقاطع پایه ها تغییر قابل توجهی در تنش برشی بیشینه را نشان داد. بیشترین تنش برشی در اطراف پایه استوانه ای رخ می دهد و مقطع عدسی شکل بهترین عملکرد در کاهش تنش برشی بستر را با کاهشی %26 داشته است. این عملکرد بر روی خطوط جریان در اطراف مقاطع و مشخصا نحوه تشکیل، طول و قدرت گردابه های برخاستگی و نعل اسبی تاثیرگذار بوده است. به گونه ای که جریان با سرعت 1/0- متر بر ثانیه در مقطع استوانه ای، طول 2/0 متری را در پشت پایه تحت تاثیر قرار داده است ولی در مقطع عدسی شکل کاهش 40% سرعت های منفی نسبت به استوانه ای را در پشت پایه مشاهده نشان می دهد. در مجموع، مقاطعی که دارای پیشانی در مقابل عبور جریان بودند، جریان پایین رونده قوی تری در پیشانی پایه را سبب شدند. در این مقاطع در بستر جریان به دلیل حضور گردابه های نعل اسبی، جریان به سمت بالادست حرکت می کند که موجب وقوع سرعت های منفی قوی تری در این ناحیه می شود.
    کلیدواژگان: پایه پل، تنش برشی بستر، گردابه نعل اسبی، FLOW-3D
  • ناصر دواتگر**، مریم شکوری، بهاره دلسوز خاکی، محمدرضا یزدانی صفحات 571-583

    یکی از راه های ارتقای مدیریت زراعی اراضی شالیزاری به منظور تولید پایدار برنج، عملیات تجهیز نوسازی و یکپارچه سازی اراضی کشاورزی است. با این حال به نظر می رسد به دلیل برخی کاستی ها این کار به تمامی اهداف خود دست نمی یابد. بنابراین، هدف از این پژوهش ارزیابی میزان تاثیر عملیات تسطیح بر غیریکنواختی و شدت تغییرات حاصلخیزی خاک شالیزاری با استفاده از منطق فازی و شاخص تلفیقی کیفیت حاصلخیزی خاک در اراضی شالیزاری روستای خسروآباد شهرستان فومن در استان گیلان بود که در آن عملیات تجهیز نوسازی و یکپارچه سازی اراضی کشاورزی انجام شده بود. در دو مرحله پیش و پس از اجرای عملیات ، به ترتیب 95 و 126 نمونه خاک از افق های سطحی تهیه و سپس برخی ویژگی های خاک مرتبط با حاصلخیزی (هدایت الکتریکی، رس، کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر و پتاسیم قابل استفاده) برنج اندازه گیری شدند. در مرحله بعد، با استفاده از توابع فازی، ویژگی های کمی خاک به متغیرهای کیفی تبدیل و با استفاده از تاثیر وزن در متغیرهای کیفی، شاخص تلفیقی کیفیت حاصلخیزی محاسبه شد. نتایج ویژگی های اندازه گیری شده، شاخص های تلفیقی محاسبه شده و پهنه های تولید شده از آن ها نشان دادند که در اثر عملیات تسطیح، میانگین مقدار رس افزایش یافته (9/76 درصد) و کربن آلی، نیتروژن، فسفر قابل استفاده و پتاسیم قابل استفاده به طور معنی داری (به ترتیب 37 درصد، 32 درصد، 7/41 درصد  و 3/20 درصد) کاهش پیدا کردند، که از دلایل عمده آن می توان به عملیات خاک برداری و در سطح قرار گرفتن خاک زیر سطحی با رس بیشتر و غلظت کمتر عناصر غذایی در افق زیرین اشاره کرد. شاخص تلفیقی کیفیت حاصلخیزی خاک نیز در بیشتر مناطق مطالعه شده (9/41 درصد) کاهش یافت. در نتیجه به نظر می رسد اجرای نامناسب عملیات تجهیز نوسازی و یکپارچه سازی اراضی کشاورزی با کاهش حاصلخیزی خاک سطحی، اثرات منفی و طولانی مدت در اراضی کشاورزی خواهد داشت که رفع آنها سبب افزایش هزینه تولید می شود.

    کلیدواژگان: آمار مکانی، شاخص تلفیقی حاصلخیزی، کیفیت خاک، منطق فازی
  • اصغر رحمانی، فریدون سرمدیان*، حسین عارفی صفحات 585-602
    پژوهش حاضر باهدف مدل سازی رقومی ضخامت خاک سطحی با استفاده از مدل های یادگیری ماشین جنگل تصادفی (RF) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) در حدود 60000 هکتار از اراضی دشت قزوین (حد واسط آبیک و نظرآباد) با تراکم مشاهداتی 278 پروفیل در بازه زمانی 1395-1399 و تعداد 17 متغیر محیطی مستخرج از تصاویر ماهواره لندست8، مشتقات اولیه و ثانویه مدل رقومی ارتفاع، داده های اقلیمی، نقشه کاربری اراضی و زمین شناسی اجرا گردید. برای انتخاب متغیرهای کمکی از الگوریتم نظارت شده باروتا (Boruta) به همراه نظر کارشناس استفاده شد. از دو تابع "nnet" و "random forest" و بسته "caret" در محیط نرم افزار R برای مدل سازی بر اساس 80 درصد داده ها در مرحله واسنجی و 20 درصد برای اعتبارسنجی استفاده شد و عدم قطعیت نقشه های نهایی با دو روش بوتسراپت (bootstrapping) و کا-مرتبه (k-fold) کمی سازی گردید. نتایج بیانگر انتخاب 10 متغیر کمکی از میان 17 متغیر بود و متغیرهای شاخص سبزینگی، تاثیر باد، تابش پخشیده و شاخص همواری دره باقدرت تفکیک بالا(Mrvbf) به عنوان مهم ترین متغیرهای کمکی مشخص گردیدند. نتایج اعتبارسنجی مدل RF بیانگر ضریب تبیین (R2) 8/0 و ریشه میانگین مربعات خطای (RMSE) کمتر از 3 سانتی متر و اریبی (Bias) 63/0 سانتی متر است. در مدل شبکه عصبی مقادیرR2 ، RMSE  و Bias به ترتیب برابر43/0، 05/0 سانتی متر و 004/0 سانتی متر حاصل گردید، همچنین ضریب همبستگی توافق (CCC) برای مدل RF در مقایسه با ANN به میزان 50 درصد افزایش نشان می دهد، عدم قطعیت برآورد شده توسط روش bootstrapping در مقایسه با k-fold به در مناطق با ضخامت 10 تا15 سانتی به میزان 7 سانتی متر بیشتر است و در بخش زیادی از منطقه میزان پایین و دارای الگوی مکانی یکسانی می باشند. مدل جنگل تصادفی به همراه متغیرهای محیطی انتخاب شده و عدم قطعیت های کمی شده نقشه های خروجی می توانند برای مدل سازی ضخامت خاک سطحی در نواحی مشابه با این پژوهش در مطالعات آتی استفاده گردد.
    کلیدواژگان: جنگل تصادفی، شبکه عصبی مصنوعی، متغیرهای محیطی، ضخامت خاک سطحی، کمی سازی عدم قطعیت
  • احمد حیدری* صفحات 603-632

    شناخت دقیق خاک ها و رده بندی آنها در اعمال مدیریت های مختلف نقش تعیین کننده دارد. هدف از این مطالعه تجمیع بخشی از نتایج حاصل از مطالعات در قالب پایان نامه ها و رساله های انجام شده و مقاله های مستخرج از آنها در مورد عوامل و فرایندهای خاک سازی در اقلیم های مختلف ایران است که در طی دو دهه اخیر در اقلیم های مختلف کشور در گروه علوم و مهندسی خاک دانشگاه تهران انجام شده است. تنوع عوامل خاک سازی اعم از اقلیم، مواد مادری، توپوگرافی، پوشش گیاهی و زمان تشکیل و فرایندهایی که منجر به ظهور و بروز خصوصیات و عوارض شناسایی مختلف شده است، موردمطالعه و کلاس های رده بندی خاک ها بر اساس سامانه رده بندی خاک آمریکایی تا سطح گروه بزرگ تعیین شده است (اطلاعات تمامی خاک ها تا سطح فامیلی خاک در منابع ارجاع شده آمده است). صفات مورفولوژیکی غالب در خاک رخ های موردمطالعه در هر منطقه مطالعاتی اعم از محدودیت ها و مزایای موجود تعیین شده اند. علاوه بر کلاس های خاک، خصوصیات مورفولوژیکی، میکرو مورفولوژیکی، فیزیکی، شیمیایی، کانی شناسی رس، میزان ذخیره کربن آلی و کربن غیرآلی، ژیوشیمی خاک های تشکیل شده با جزییات لازم تشریح شده اند. از میان 12 رده خاک در سامانه رده بندی آمریکایی حداقل 7 رده، و از میان 32 گروه مرجع سامانه رده بندی WRB حداقل 16 گروه مرجع در مناطق مطالعه شده وجود دارند. نتایج میکرو مورفولوژی تاثیرگذاری رسوبات بادی را بر خاک های تشکیل شده بر روی بازالت اثبات نمود. ایلایت و کلرایت در کانی شناسی رس بسیاری از خاک های مناطق موردمطالعه نشان دهنده جوان بودن خاک های موردمطالعه است. در خاک هایی که قدری تحول بیشتری پیدا کرده اند (مانند ورتی سول ها و اریدی سول ها) اسمکتایت دیده شد. تشکیل آلوفان ها از مواد آذرآواری نیز حاکی از غالبیت آلومینیوم بر سیلیسیم در مراحل اولیه هوادیدگی آنها است. تقریبا همه فرایندهای خاک سازی در این مطالعه مورد بررسی و بحث قرار گرفتند و از بعد آموزشی و پژوهشی دیدگاه روشنی از خاک های کشور نشان داده شد.

    کلیدواژگان: تشکیل خاک، رده بندی خاک، فرایندهای خاکسازی، عوامل خاکسازی، خاک های ایران
  • حسینعلی علیخانی*، شایان شریعتی، حسن اعتصامی، علیرضا فلاح نصرت آباد صفحات 633-661
    امروزه مصرف کودهای شیمیایی در جهت افزایش میزان تولید در واحد سطح محصولات کشاورزی مشکلات زیست محیطی بسیاری ایجاد کرده است. علاوه بر این، تنش های محیطی از مهم ترین عوامل کاهش دهنده عملکرد و تولید گیاهان زراعی به شمار می‎رود. با توجه به اهمیت گیاه برنج در تامین امنیت غذایی در سطح ملی و جهانی و افزایش قیمت کودهای شیمیایی، یافتن مسیرهای دوست دار محیط زیست و در راستای کشاورزی پایدار امری ضروری است. استفاده از کودهای زیستی شایسته ترین راه در جهت کاهش مصرف کودهای شیمیایی و بهبود مقاومت گیاه در مزارع برنج است. ازتوباکترها بیش از یک قرن است که به عنوان کود زیستی استفاده می شوند و به خوبی در مقیاس آزمایشگاهی و مزرعه ای مطالعه شده است. ازتوباکترها همچنین به عنوان باکتری های تثبیت کننده نیتروژن در ریزوسفر و ریشه های (بصورت اندوفیت) گیاه برنج گزارش شدند. در این مطالعه، تاثیر کود زیستی ازتوباکتر به عنوان یک باکتری محرک رشد گیاه بر روی گیاه برنج و مولفه های عامل این اثر مورد بررسی قرار گرفت. یافته ها نشان داد این باکتری علاوه بر تثبیت نیتروژن، با انحلال فسفات های نامحلول، تولید هورمون های گیاهی مثل ایندول استیک اسید، هیدروژن سیانید، و سیدروفور موجب افزایش شاخص های رشد گیاه، جذب عناصر غذایی و عملکرد دانه گیاه برنج می گردد. همچنین استفاده از زادمایه ازتوباکتر در شالیزارها منجر به افزایش مقاومت گیاه برنج به تنش های زیستی و غیر زیستی می شود. با توجه به تاثیر مثبت استفاده از زادمایه باکتری ازتوباکتر به عنوان یک کود زیستی بر رشد گیاه برنج و تاثیر این باکتری بر کاهش میزان مصرف کودهای نیتروژنه و بهبود مقاومت گیاه برنج به تنش های زیستی و غیر زیستی، تهیه کودهای زیستی حاوی باکتری های ازتوباکتر بومی و کاربرد آن در مزارع برنج توصیه می شود.
    کلیدواژگان: ازتوباکتر، باکتری های محرک رشد گیاه، برنج، تنش های زیستی و غیر زیستی، کود زیستی
  • ریحانه گلمحمدی، علیرضا شکوهی لنگرودی* صفحات 663-676

    دانش ارزیابی پایداری وسایل نقلیه در سیلاب برای مدیریت آگاهانه خطر سیل در مناطق شهری بسیار مهم است. ناپایداری خودروها در سیلاب به سه شکل لیز خوردن، شناوری و واژگونی می باشد که خسارات مالی و جانی زیادی را به همراه دارد؛ بنابراین ارزیابی پایداری وسایل نقلیه در سیلاب به منظور اتخاذ تصمیماتی برای کاهش خسارات و خطرات ناشی از آن حایز اهمیت است. مطالعات معدودی در زمینه تعیین آستانه ناپایداری وسایل نقلیه در سیلاب انجام شده است که تمرکز اغلب آن ها بر روی خودروهای پارک شده می باشد. مبحث مزبور در کشور ایران در حدی ابتدایی بوده و عملا تاکنون کاری جدی دراین ارتباط صورت نگرفته است. در مقاله حاضر، مطالعات تجربی، نظری و تجربی- نظری انجام شده در زمینه آستانه ناپایداری خودروهای ساکن در سیلاب در دو بخش مطالعات اولیه در سال های 1960-2000 و مطالعات اخیر در سال های 2010-2020 مرور و مورد بررسی قرار می گیرد. بعلاوه معیارهای ارایه شده در راهنمای بارش و رواناب استرالیا به عنوان منبعی کاربردی و درعین حال قابل اعتماد برای تعیین آستانه ناپایداری شرح داده می شود. مهم ترین دستاورد این تحقیق، مرور اکثر پژوهش های انجام شده برای پیش بینی رفتار خودروها در سیلاب، تفسیر و ارزیابی نقاط قوت و ضعف تحقیقات و روش های ارایه شده و درنهایت معرفی روش قابل استفاده در ایران و ارایه پیشنهاد هایی برای شروع تحقیقات کاربردی در این زمینه در کشور می باشد.

    کلیدواژگان: آستانه ناپایداری خودرو در سیلاب، لغزش، شناوری و واژگونی خودرو، مدل AR&R
|
  • Kamran Rezaei Tavabe, Sahar Tabibian *, Bahareh Samadi-Kouchaksaraei, Masoud Bagherzadeh Karimi, Poorya Gholamzadeh Pages 435-446
    The purpose of this research was to calculate the environmental water requirement and ecological water level of Parishan wetland to transfer water from Nargesi Dam. Based on hydrological information, there is no relationship between the volume of water in the wetland, the amount of rainfall and runoff input. Therefore, the main factor of wetland death is the improper use of water in agriculture in addition to drought. To determine the hydrological water right, the balance formula of lakes was used. Accordingly, the environmental water requirement is 15.05 million cubic meters per year in the case of stop-cultivation plan, and 35.95 in case of limiting 50% of agricultural wells. If the first scenario is implemented, without drought and water transfer after 3.5 years, the groundwater will reach to zero level and then the restoration process will begin, but with the implementation of the second scenario, this time is 5 years and in case of water transfer from the dam, it will be accelerated. Flagship species include Dalmatian pelican, Golden barb and common reed. The year of 2007 was the last year that the entire area had water. Multi Species Indicators (MSI) was 80 and desirable. In 2007, the amount of fishing was 64 tons and it was desirable. The area of ​​reeds in the same year was 220 hectares. Therefore, the minimum ecological level, based on the volume of wetlands in 2007, is 39.3 million cubic meters, but the ecological balance level based on the average volume of wetlands in watery years is 51.6 million cubic meters. Thus, using hydrological and ecological indicators determine the minimum and optimal volume for the restoration of the wetland to its natural functions, and the role of accurate statistics of indicator organisms is very important.
    Keywords: Hydrological water requirement, stop-cultivation scenario, Nargesi dam, Satellite images
  • Sayyed Zahra Jafarinaini, Alireza Jafarnejadi, Kamran Mohsenifar *, Teimour Babaeinejad, Ali Gholami Pages 447-458
    Sugarcane, like all sugar plants, has a high need for potassium. However, the long-term addition of chemical fertilizers to agricultural land degrades the physical and chemical properties of the soil. The aim of present study is to investigate the effect of Vinasse and Humic acid on soil potassium concentration and sugarcane yield to reduce recommended fertilizers in the region. This field study was conducted in 2019 as double split plots in the form of randomized complete blocks. Experimental agents include Vinasse at three levels: 0, 50 and 100 cubic meters per hectare, Humic acid at three levels: 0, 2.5 and 5 kg per hectare and fertilizer treatment of high consumption elements at two levels: recommended and 50% recommended. The results showed that the use of Vinasse and Humic acid had a significant effect on the concentration of all soil potassium forms at a probability level of one percent. The results of simple effects showed that the average of exchangeable and soluble potassium in treatments (100m3 Vinasse), (5kg Humic acid) and (recommended fertilizer) were more than the control by 275, 165, 221% and 692, 371, 484% respectively. The interactions of exchangeable and soluble potassium in the composition (100m3 Vinasse, 5 kg of recommended Humic acid and fertilizer) are 384 and 882% higher than the control, respectively. The results showed the highest and lowest yields in (50m3 Vinasse) and (100m3 Vinasse) treatments at the rate of 61.6 and 28.2 tons per hectare, respectively, and the interactions of the highest yield in (50m3 Vinasse, 5 Kg Humic acid and 50% recommended fertilizer) treatment is 75.2 tons per hectare. The results showed that Vinasse and Humic acid can act well as alternatives to chemical fertilizers and reduce the use of chemical fertilizers with proper management.
    Keywords: Soil solution, Exchangeable potassium, fertilizer treatment, soil depth
  • Farzaneh Janmohammadi, Roxana Moogouei *, Hamid Kardan Moghaddam Pages 459-470

    Unsustainable development without considering regional planning can create adverse environmental effects, especially in karst water resources of a region from a qualitative point of view. Accordingly, in this study, a combination of two methods for determining spring vulnerability and qualitative zoning by MDHT method was used. This study was performed for three springs downstream of Seymareh Dam for a period of 5 years. The results showed that the value of vulnerability index in S1 spring was higher than the other two springs and the value was 150.4. Analysis of the results showed that the degree of vulnerability was an inverse function of spring discharge. By increasing the amount of discharge, the vulnerability index decreases. Considering the choice of MDHT method for qualitative zoning of the spring and the role of flow rate in determining the zoning scenario, the highest flow rate was related to S3 spring. The value of obtained MDHT index was also higher than the other two sources and the value of 417 has been calculated. The lowest flow rate was related to S1 spring and the MDHT index value was 14.75. The highest level is related to spring S1 and the lowest level is related to springs S2 and S3. The results show that the karst network of springs in the region is vulnerable, which affects the quality of these resources and sensitive areas of the region to develop exploitation are strongly associated with the risk of pollution.

    Keywords: Vulnerability, discharge, Karst, VESPA, MDHT
  • Hassan Osooli, Ahmad Karimi *, Hossein Shirani, Sayyed Hassan Tabatabaei Pages 471-483
    Soil remediation with biochar is a new approach in crop residue management. The aim of this study was to investigate the effect of different amounts of wheat straw biochar in different particle sizes on soil air capacity (AC), macro-pores (PMAC), plant available water (PAW), Dexter index, crop water stress index (CWSI) and wheat yield in a sandy loam soil. A factorial experiment with a randomized complete block design was conducted at the East Azerbaijan Agricultural Research and Education Center (Saeidabad Station) in 2018 and 2019 in three replications. Wheat biochar with amounts of 0.5%, 1.5% and 3% and particle sizes of 0-0.5, 0.5-1 and 1-2 were mixed with soil to a depth of 15 cm. The results showed that the AC was improved by adding ​​0.5% and 1.5% biochar amount and with the particle size of 0-0.5 mm and 0.5-1 mm, respectivilly, compared to the control. The biochar with amount of 3% and the particle size of 0.5-1 mm produced the highest amount of PMAC. In all treatments, the PAW increased significantly compared to the control. Dexter index had a significant increase compared to the control, only in 0.5% and 1.5% amounts ​​with particle sizes of 0-0.5 and 0.5-1 mm respectivily. The change in biochar particle size at 0.5% and 1.5% ​​had no significant effect on dextr index. The lowest CWSI compared to the control observed in biochar amount of 1.5% and particle size of 1-2 mm. In 1.5% and 3% biochar values ​​with 0.5-1 mm particle size and also in 3% biochar values ​​with 0-0.5 mm particle size, the increase in wheat yield was significant compared to the control. The highest significant positive correlation was observed between wheat yield and Dexter index. The results of this study showed that the changes of soil physical properties depend on the amount and particle size  of biochar and it should be considered when using this remediation method.
    Keywords: Dexter index, Plant available water, Soil air capacity, Soil macro-pore, Wheat straw biochar
  • Soroush Soleymanian, Zahra Ganji Norouzi *, Vajiheh Dorostkar, Mohamad Hadi Movahednejad, Mashallah Rezakazemi Pages 485-500
    With increasing population and water consumption in agriculture and industry, the entry of various contaminants into the environment and soil and water resources has been increased. Cadmium heavy metal is known as one of the polluting elements. In addition to toxicity, it has adverse effects on the health of living organisms, too. In this study, the adsorption method was investigated by the three adsorbents of sepiolite clay, corn biochar, and clay and corn biochar complex on the removal of cadmium metal from water. For this purpose, experiments related to adsorption isotherms and adsorption kinetics were performed by the three adsorbents. Parameters affecting the adsorption process include type of adsorbent, change in initial concentration of cadmium solution, and changes in adsorbent contact time were investigated. The adsorption capacity of the adsorbents increased with increasing cadmium concentration from 150 to 800 mg/l, but the adsorption percentage decreased with increasing concentration. The results showed that the highest adsorption capacity in cadmium was related to corn biochar, while the clay-biochar adsorbent had more adsorption capacity than clay adsorbent. Langmuir and Freundlich isotherms for each element and adsorbent were investigated to study the adsorption process. It was found that the adsorption of cadmium by the adsorbents follows both models. Freundlich model with the highest coefficient of determination (R2) and the lowest sum of squares of standard error (SSE) showed the best fit with laboratory data. The effect of adsorbent contact time on the adsorption rate was investigated and found that the adsorption efficiency increased with increasing contact time. Fitting quasi-first-order, quasi-second-order, Elovitch, and intra-particle dispersion models for cadmium at concentrations of 150 and 600 mg/l was performed at 30 to 1440 min. The Elovich model at concentrations of 150 and 600 mg/l cadmium showed the best fit with laboratory data. At concentrations of 150, clay-biochar complexes showed better adsorption performance, but at other concentrations of cadmium, biochar was a better adsorbent than the other two adsorbents. Based on the results inferred from adsorption experiments, it can be stated that the corn biochar compared to clay and biochar and clay and biochar complex compared to clay has a high ability to remove heavy metals from contaminated water, which can be used as a cheap and practical material used to remove contaminants such as cadmium.
    Keywords: Cadmium, Biochar, Clay-Biochar complex, kinetics, Langmuir & Freundlich model
  • Sajad Ghasemzadeh, Fatemeh Rajaei * Pages 501-511

    Attention to the phenomenon of climate change and its impact on water resources is of great importance. The aim of this study is to evaluate the effect of different methods of weighting the output of AOGCM models and its effect on runoff in Qarahsu Basin during the period 2041-2021. The best climatic models (HADGEM2-ES, MICRO IPSL-CM5A-LR, NOERESM1-M, ESM2M-GFDEL) were selected from 14 general circulation models and weighed with three weighting methods including the same method, Bayesian averaging method and REA method. The results showed that the highest increase of maximum temperature in summer was 1.58 ° C by the same weighting method and the lowest increase of minimum temperature in winter with REA method was 0.96 ° C. The highest percentage of precipitation changes was in August with the same method and the lowest percentage of precipitation changes was in February with REA method. Evaluation of SWAT model simulation results for calibration period using R2 and NS statistical indices in calibration stage is equal to 0.74 and 0.79 and in validation stage is 0.68 and 0.72, respectively, which indicates the accuracy of the model in a runoff simulation. Prediction of runoff changes with the approach of ensemble the output of climate models, shows reduction in runoff in the future period. The lowest and highest percentages of runoff changes will be corresponded to Bayesian method which is -13 and -34.4%, respectively. Overall, the results indicate a change in the temporal distribution of flow in the Qarahsu Basin in the coming period, which will cause significant changes in the quality and quantity of water resources.

    Keywords: Climate Change, Atmospheric ocean general circulation models, Weighting methods, SWAT Model
  • Masoud Naderi *, Hosein Afzalimehr, Ayoub Dehghan, Aliakbar Amini Pages 513-526

    Understanding how velocity profile changes in vegetated rivers are important in accurately estimating discharge, shear velocity, and flow resistance. Therefore, in this study, velocity profiles of four direct reaches of mountain rivers with vegetation patches in Fars and Bushehr provinces have been investigated. Data collection in this study started in March 2021 and ended in May 2021. Measurements in this study include surveying, velocity measurement, and bed sampling. Investigation of 71 velocity profiles measured in the selected reaches showed that despite the high aspect ratio () in the studied reaches, in 39% of the profiles, the Dip phenomenon occurred, indicating that the aspect ratio is not the only factor influencing the Dip phenomenon. In addition, The Dip parameter was higher in profiles near to vegetastion pacthes.  Also, by investigating the logarithmic law in velocity profiles, it was found that the logarithmic law is well applicable in reaches with vegetation patches, and the upper limit of the validity of the logarithmic law up to 58% of the flow depth was obtained. This value has been reported in laboratories for velocity data up to 20% of flow depth.

    Keywords: Dip phenomenon, Logarithmic law, Submerged vegetation patch
  • Hamed Mazandarani Zadeh *, Sakine Koohi Pages 527-541
    The declining trend of groundwater reserves due to the high importance of these resources for water supply has become a major challenge, especially in arid and semi-arid regions such as many plains of Iran. On the other hand, establishing an urban wastewater project will directly impact the aquifer of the plain and intensify the process of reducing these reserves. This study investigates the effect of revival strategies in the framework of sustainable development principles on improving the aquifer reserves under five different scenarios. The Mashhad aquifer was picked as a case study. Simulation of the aquifer was performed using the system dynamics approach and Vensim PLE model during 1362-1420. Sensitivity analysis and calibration of the model were done during the period of 1362 to 1392, and the model was simulated until 1420 for evaluatation of different scenarios. Sensitivity analysis results demonstrated that aquifer volume has the highest sensitivity to the return coefficient of drinking and agricultural sectors. Increasing the pervious surfaces in urban architecture has improved about 16 and 19 percent in the aquifer recharging compared to scenarios 2 and 3. Generally, using methods such as changing agricultural methods, increasing water productivity, and improving urban architecture with a focus on increasing permeable levels, it can reduce the aquifer shortage between 22.0 % to 58.5%, compared to scenario 2. While not paying attention to the proposed methods led to a negative balance, and the aquifer will be in a critical and irreparable situation.
    Keywords: Aquifer, Wastewater Network, Sustainable Development, dynamic system, Groundwater Resources
  • NASRIN SARRAFZADEH, Kamran Davary *, Ali Naghi Ziaei, Hossein Ansary Pages 543-557
    To choose the right cropping pattern with the aim of maximizing farmer income, stability and stability in production, can not be satisfied only with one-year economic issues, but also issues such as weed control, pest and disease control and soil fertility in the long run should be considered. The method that farmers traditionally use and still is applicabe today, is crop rotation. However, crop rotation is not usually considered in crop pattern optimization. In this study, the effect of crop rotation on crop yield and the amount of profit (as an effective management practice) obtained from the crop unit has been investigated by an evaluation equation. In order to calculate crop rotation as a factor in the optimization equation, an innovative method is presented in this study. In this method, the matrix of crop rotation impact coefficient matrix was completed through the knowledge-base of an expert farmer. The values ​​of this matrix show the coefficients of impact of cultivation of each crop after another crop. Also, to evaluate the effect of rotation, according to farmers, seven different rotations with wheat, potato, corn, barley and fallow crops were studied. The study area is Shavoor irrigation and drainage network in Khuzestan province. The results of the rotation effect showed that in different rotations, the yield of wheat increased by 9.6%, corn by 3.3% and barley by 11.4%, which increases the profit per crop. Also, reviewing superior rotation with other rotations, the results showed that the presence of fallow in rotation and the use of appropriate rotation with selected plants, can increase the profitability of the crop unit.
    Keywords: crop rotation, Economic benefits, Crop model AquaCrop
  • Hamid Fatahi, Mirali Mohammadi * Pages 559-570
    Bridge piers, which are constructed across the rivers, are always prone to the erosion and scouring phenomena. Bed shear stress is one of the main factors of scouring around bridge piers in which there is a direct relationship between bed shear stress and scouring. In the present research work, firstly the laboratory results of cylindrical bridge piers were used for validation of the model, and then the effect of bridge pier’s shape on bed shear stress and other effective parameters were studied by numerical modeling and applying Flow-3D software. The cylinder pier experienced the highest amount of bed shear stress. In contrast, the case lenticular shape showed 26% reduction with cylinder shape occurs. The results show that different pier shapes have a perceptible effect on reducing the maximum amount of bed shear stress. This function affects streamlines around the bridge piers, and the formation, length, and power of wake and horseshoe vortexes. So that, streams having -0.1m/s behind the cylinder affected the length of 0.2m but in lenticular shape, 40% decrease appears. Additionally, the piers with a forehead causes a stronger down-flow. In those sections, because of the presence of horseshoe vortex, streamlines shift to the upstream, so that the negative velocity figures occur in this region.
    Keywords: Bridge Pier, bed shear stress, horseshoe vortex, FLOW-3D
  • Naser Davatgar *, Maryam Shakouri, Bahareh Delsouz Khaki, MohammadReza Yazdani Pages 571-583

    One of the practices to improve the agricultural management of paddy fields for sustainable rice production is land equipment, renovation, and integration operations. However, due to some shortcomings, this does not seem to achieve all its goals. Therefore, the purpose of this study was to evaluate the effect of land leveling operations on non-uniformity and severity of changes in soil fertility using fuzzy logic and integrated fertility quality index, in paddy fields of Khosroabad village which is located in fouman city in Guilan province where the land equipment, renovation, and integration operation has been done. In two stages, before and after land leveling operations, 95 and 126 soil samples were prepared from surface horizons, respectively, and then some soil properties related to rice fertility (electrical conductivity, clay, organic carbon, total nitrogen, available phosphorus and available potassium) were measured. In the next step, using fuzzy functions, soil quantitative characteristics were converted into qualitative variables and by using the effect of weight on qualitative variables, the integrated fertility quality index was calculated. The results of measured properties, calculated indices, and the produced maps from them, showed that due to the land leveling operation, the average amount of clay increased (76/9%), and organic carbon, nitrogen, available phosphorus, and available potassium decreased (37, 32%, 41/7 %, and 20/3%, respectively) significantly. One of the main reasons for this is excavation operations and the placement of subsurface soil with more clay and lower concentrations of nutrients in the lower horizon. The integrated fertility quality index also decreased (from an average of 0.31 to 0.18) in most of the studied areas. As a result, it seems that improper implementation of agricultural land equipment, renovation, and integration operations, by reducing the fertility of topsoil, will have long-term negative effects on agricultural land, that elimination of which, will increase the cost of production.

    Keywords: Fuzzy logic, integrated fertility index, Soil quality, spatial statistics
  • Asghar Rahmani, Fereydoon Sarmadian *, Hossein Arefi Pages 585-602
    The present study was carried out to model topsoil thickness using machine learning models (MLM) including random forest (RF) and artificial neural network (ANN) in around 60,000 hectares of Qazvin plain lands (intermediate of Abyek and Nazarabad) with an observational density of 278 profiles during 2016 until 2020, and 17 environmental covariates extracted from Landsat 8 satellite images, primary and secondary derivatives from Digital elevation model, climate data, land use and geology maps. Boruta supervised algorithm and expert knowledge were used to select the best relevant environmental covariates. Two functions include "nnet" and "random forest" (RF) by "caret" package in the R software were used. Modeling of topsoil thickness carried out based on 80% of the data in the calibration subset and 20% of the data was used for model validation. The uncertainty of the output maps was quantified using two methods of “bootstrapping and k-fold”. A number of 10 environmental covariates selected among 17 variables, and the relative importance introduced the greenness index, wind effect, diffused radiation, and Mrvbf as the most important covariates, respectively. The validation results indicate that the RF model with R2 of 0.8 and RMSE less than 3 cm and the bias is 0.63 cm in compare to the ANN, With R2, RMSE, and Bias 0.43, 0.05, and.004, respectively was outperform. Also, the CCC for the RF model increased by 50% compared to the ANN. The uncertainty estimated by the bootstrapping method was 7 cm lower compared to k-fold in the regions with 10-15 cm thickness and both of two methods show the same spatial pattern in other parts. The RF model along with selected covariates environmental variables and quantified uncertainties of output maps can be used to model the topsoil thickness and management decision making in areas similar to this study in future studies.
    Keywords: Random forest, Artificial Neural Network, Environmental variables, Top-Soil thickness, Uncertainty
  • Ahmad Heidari * Pages 603-632

    Accurate knowledge of soils and their classification plays a decisive role in the application of various management systems. The purpose of this study is to summarize some of the results of studies in the form of dissertations and articles extracted from them on the factors and processes of soil formation in different climates of Iran during the two last decades performed in different climates of the country in the Department of Soil Science and Engineering, University of Tehran. Variety of soil-forming factors including climate, parent materials, topography, vegetation, and time have led to the emergence of various characteristics and classes based on the Soil Taxonomy system. The predominant morphological traits in the studied soils in each study area, including the existing limitations and advantages, have been determined. In addition to soil classes, morphological, micromorphological, physical, chemical, clay mineralogy, organic and inorganic carbon storage, and geochemistry of formed soils are described in detail. Of the 12 soil categories in the American Classification System, at least 7 categories, and of the 32 reference groups of the WRB System, there are at least 16 reference groups in the study areas. The micromorphological results proved the effect of aeolian sediments on the soils formed on the basalt. Illite and chlorite in the clay mineralogy of many soils of the studied areas indicate that the studied soils are young. Smectite was found in slightly more developed soils (Vertisols and Aridisols). The formation of allophanes from pyroclastic materials is also a proof of the predominance of aluminum over silicon in the early stages of their aeration. Almost all soil-forming processes in this research were studied and discussed, and from an educational and research point of view, a clear view of the country's soils was shown.

    Keywords: Clay mineralogy, Soil Micromorphology, Geochemical Indices, Soil Organic Carbon, Soil Inorganic Carbon
  • Hossein Ali Alikhani *, Shayan Shariati, Hassan Etesami, Alireza Fallah Nosrat Abad Pages 633-661
    Today, the use of chemical fertilizers to increase agricultural production has created many environmental problems. In addition, environmental stresses are one of the most important factors reducing crop yield and production. Given the importance of rice plants in ensuring food security nationally and globally and increasing the price of chemical fertilizers, it is necessary to find eco-friendly routes for sustainable agriculture. The use of biofertilizers is the most worthy way to reduce the use of chemical fertilizers and improve plant resistance in rice fields. Azotobacter has been used as a biofertilizer for over a century and has been well studied on a laboratory and field scale. Azotobacter have also been reported as nitrogen-fixing bacteria in the rhizosphere and roots (endophytically) of rice. In this study, the effect of Azotobacter biofertilizer as a plant growth-promoting rhizobacteria, on rice and the mechanisms of this effect were investigated. The results showed that this bacterium produces phytohormones and stimulants of plant growth and fix atmospheric nitrogen in the rhizosphere and as an endophyte in rice. In addition to nitrogen fixation, this bacterium increases plant growth indices, nutrient uptake, and grain yield of rice by dissolving insoluble phosphates, producing indole acetic acid, hydrogen cyanide, siderophore. Also, the use of Azotobacter inoculant in acute salinity conditions increased the concentration of proline, malondialdehyde, ACC-deaminase enzyme, and some hormones in the plant, which increased the resistance of rice to this stress. Considering the positive effect of using Azotobacter inoculant as a biofertilizer on rice plants and the effect of this bacterium on reducing the consumption of nitrogen fertilizers, preparation of biofertilizers containing native bacteria of Azotobacter and their application in rice fields is recommended.
    Keywords: Azotobacter, Biofertilizer, Biotic, abiotic stress, Plant Growth-Promoting Bacteria, rice
  • Reihaneh Golmohammadi, Alireza Shokoohi * Pages 663-676

    The Knowledge of assessing the stability of vehicles in floodwater is crucial for conscious flood risk management in urban areas. Cars instability in floodwater is classified in three forms: slipping, floating, and overturning, which causes a lot of financial and human losses. Therefore, it is important to assess the stability of vehicles in floodwater to make decisions to reduce the damage and risks associated with it. Few studies have been conducted to determine the instability threshold of vehicles in floods, most of which focus on parked vehicles. This field of study in Iran is a primitive level and no specific work has been done in this regard so far. In this article, experimental, theoretical, and theoretical- experimental studies conducted in instability threshold of stationary vehicles field are reviewed in two periods of 1960-2000 and 2010-2020. In addition, the criteria set out in the Australian Rainfall and Runoff Guideline is used as the main source for determining the instability threshold. The most important achievement of this research is reviewing most of the researches done to predict the behavior of vehicles in flood events. In addition, the strengths and weaknesses of the researches and presented methods were interpreted and evaluated. Finally, the method which can be used in Iran introduced and offers for starting applied research in this field in the country suggested.

    Keywords: Vehicle stability in flood, sliding, floating, toppling of vehicle, AR&R model