فهرست مطالب

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و سوم شماره 4 (پیاپی 76، تیر 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • امیر رجائی*، محمدحسین امید، مهدی اسمعیلی ورکی صفحات 677-699
    یکی از موضوعاتی که در طراحی سد های مخزنی اهمیت زیادی داشته و همواره مورد توجه محققین است، کاهش انرژی جنبشی جریان عبوری از سرریز آن ها به منظور کنترل سرعت، کاهش انرژی مخرب ناشی از آن و نیز کاستن از عمق آب شستگی در پایین دست سرریزها می باشد. تندآب های پلکانی و پرتاب کننده های جامی شکل متداول ترین سازه های مستهلک کننده انرژی در سرریز های اضطراری در سد ها هستند. با توجه به تاثیری که عمق آب شستگی در پایین دست این سازه ها بر ایمنی و پایداری آن ها دارد، در تحقیق حاضر تاثیر پارامترهای هیدرولیکی و هندسی بر تغییرات مشخصات آب شستگی در پایین دست تندآب های ساده و پلکانی همراه با پرتا ب کننده جامی شکل به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های این تحقیق در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه گیلان در سال 1399-1400 برای نسبت عمق بحرانی به ارتفاع پله (yc/h) در دامنه 53/0 تا 97/0، زاویه های جت خروجی 15 و 30 درجه پرتاب کننده جامی شکل، نسبت عمق پایاب به عمق بحرانی (ht/yc) در دامنه 5/1 تا 2، نسبت ارتفاع ریزش به ارتفاع پله (HF/h) در دامنه 2 تا 4 و شیب تندآب 1:2 انجام گردید. مقایسه نتایج به دست آمده نشان می دهد که با ایجاد پلکان بر روی نیمرخ تندآب، حد اکثرعمق آب شستگی در پرتاب کننده جامی شکل با زاویه های جت خروجی 15 و 30 درجه نسبت به تندآب ساده برای عمق بحرانی نسبی حداقل به ترتیب به میزان 22 و 35 درصد و در عمق بحرانی نسبی حداکثر به ترتیب به میزان 13 و 20 درصد کاهش می یابد. همچنین با افزایش زاویه جت خروجی پرتاب کننده جامی شکل از 15 به 30 درجه، حداکثر عمق آب شستگی به طور متوسط برای دو عمق پایاب حداقل و حداکثر در تندآب ساده به ترتیب 18 و 11 درصد و برای تندآب پلکانی به ترتیب 19 و 17 درصد کاهش می یابد. علاوه براین رابطه رگرسیونی برای تخمین حداکثر عمق آب شستگی برای تندآب پلکانی همراه با پرتاب کننده جامی شکل ارایه شد.
    کلیدواژگان: پرتاب کننده جامی شکل، تندآب پلکانی، زاویه جت خروجی، کاهش آب شستگی، مستهلک کننده انرژی
  • مصطفی مارزی، کریم شهبازی*، لیلا اسماعیل زاده، مهدی بهشتی صفحات 701-713
    گچ در خاک های نواحی خشک و نیمه خشک به عنوان جزء اصلی خاک برخی از رفتارهای فیزیکی و شیمیایی خاک را تحت تاثیر قرار داده و  به دلیل اثرات منفی بر اراضی کشاورزی و رشد گیاه، اندازه گیری دقیق غلظت آن برای مدیریت اراضی گچی بسیار حایز اهمیت است. بنابراین طی پژوهشی آزمایشگاهی برخی عوامل موثر بر اندازه گیری گچ به روش استون شامل زمان تماس، نسبت خاک به آب و عصاره گیر های مختلف مطالعه شدند. نتایج نشان داد که انحلال گچ در خاک های گچی مصنوعی واکنشی سریع بوده و قسمت عمده گچ موجود در نمونه در مدت زمانی کمتر از 5/0 ساعت حل شد. عصاره گیری گچ در نسبت های بالای خاک به آب (200:1) باعث کم برآورد در اندازه گیری گچ گردید. بطوریکه مقدار گچ اندازه گیری شده در زمان 5/0 ساعت در نمونه های 10، 20، 30، 40، 50، 60، 70، 80 و 100 درصد گچ به ترتیب 1-، 5/3، 6/9، 0/11، 4/22، 3/29، 6/39، 5/47 و 8/57 درصد نسبت به مقدار واقعی گچ در نمونه کمتر برآورد شد. کاهش نسبت خاک به آب به نسبت 400:1 باعث بیش برآورد بین 10-50 درصد گچ در نمونه های با گچ کمتر از 50 درصد گردید. محلول های نمکی NaCl، KCl و MgCl2 حلالیت گچ را افزایش داده و باعث جبران کم برآورد در اندازه گیری گچ بخصوص در نسبت 200:1 گردیدند. محلول های نمکی در نسبت پایین خاک به آب (400:1) در خاک های طبیعی باعث بیش برآورد مقدار گچ  شدند. هدایت الکتریکی (EC) µS/cm 1000 در محلول نهایی بعنوان EC بحرانی در اندازه گیری گچ بدست آمد. براساس نتایج بدست آمده، استفاده از آب مقطر بعنوان عصاره گیر، زمان تماس 5/0 ساعت و نسبت خاک به آب متغیر براساس محتوای گچ برای حصول EC کمتر از µS/cm 1000 بعنوان شرایط بهینه برای اندازه گیری گچ به روش استون توصیه می گردد.
    کلیدواژگان: انحلال گچ، خاک های گچی، محلول های نمکی، هدایت الکتریکی
  • زهرا سادات حسینی، مه نوش مقدسی*، شهلا پایمزد صفحات 715-732
    در دهه های اخیر توسعه روزافزون تکنولوژی های ماهواره ای، امکان دسترسی به داده های اقلیمی در کل جهان با توان تفکیک مکانی و زمانی متفاوتی را فراهم نموده است. لذا در تحقیق حاضر، هدف ارزیابی مدل های پایگاه ECMWF در پیش بینی داده های اقلیمی و پایش خشکسالی در حوزه آبریز قره چای استان مرکزی می باشد. بدین منظور ابتدا داده های بارش و دمای ماهانه ایستگاه های سینوپتیک همدان ، قم و شازند در سطح سه استان طی دوره آماری 2018-1987 جمع آوری گردید. سپس از دو مدل باز تحلیل شدهERA-Interim  و ERA5 پایگاه ECMWF داده های دما و بارش با قدرت تفکیک مکانی 125/0 × 125/0 درجه طی دوره 1979-2020 استخراج شده است. از آماره هایی مانند ضریب تعیین (2R)، ضریب نش-ساتکلیف (NS)، مجذور میانگین مربع خطا استاندارد شده (NRMSE) و میانگین خطای اریبی(MBE)  و شاخص های جدول توافقی که متشکل از POD ،FAR  وCSI  می باشد، برای مقایسه داده های مدل ها با داده های مشاهداتی استفاده شده است. نتایج نشان داد که داده های ERA5 نسبت به داده های ERA-Interim همخوانی بهتری با داده های مشاهداتی دارد. بطوریکه مقادیر ضریب همبستگی در اکثر مناطق بالای 5/0، خطا در 70 درصد مناطق بسیارکم و خطای اریبی نیز در بیشتر مناطق مقدار مثبت و کمی است. مقادیر شاخص های جدول توافقی نیز همخوانی بیشتر مدل ERA5 را تایید می نماید. سپس بر اساس داده های مدل منتخب و مشاهداتی شاخص های خشکسالی SPEI و SPI در ایستگاه های منتخب محاسبه گردید. نتایج نشان داد که شاخص SPEI نسبت به SPI با داده های مشاهداتی همبستگی بالاتر و خطای کمتری دارد. در نهایت بررسی روند بر اساس شاخص منتخب نشان داد که شدت خشکسالی در منطقه غرب نسبت به بقیه مناطق، دارای روند افزایشی در سطح 5 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: داده های اقلیمی، شاخص بارندگی استاندارد شده، شاخص بارندگی و تبخیر و تعرق استاندارد شده، ERA5، ERA Interim
  • رسول دانشفراز*، امیر قادری، شهرام رجبی صفحات 733-746
    هدف از تحقیق حاضر، بررسی و مقایسه خصوصیات جریان عبوری از شوت پلکانی و شوت صاف و همچنین مطالعه اثر تغییر در هندسه و ابعاد بلوک های حوضچه آرامش تیپ USBR III بر روی مشخصات پرش هیدرولیکی می باشد. آزمایش ها بر روی مدل آزمایشگاهی شوت پلکانی و مقایسه آن با شوت صاف و همچنین حوضچه آرامش همراه با بلوک های میانی در ابعاد و اشکال مختلف در شرایط هیدرولیکی مختلف انجام شد. نتایج با حوضچه آرامش بدون بلوک (پرش کلاسیک) مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از مقایسه دو نوع شوت نشان داد که در شوت پلکانی به دلیل تلاطم جریان بر روی پله ها باعث اختلاط آب و هوا و انتقال محل نقطه شروع هوادهی به بالادست شوت پلکانی می شود. میزان استهلاک انرژی و ضریب زبری دارسی در شوت پلکانی به طور میانگین به ترتیب 10 و 6/15 درصد نسبت به شوت صاف افزایش می یابد که نشانگر عملکرد هیدرولیکی مناسب شوت پلکانی نسبت به شوت صاف می باشد. نسبت اعماق مزدوج و طول پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش همراه با بلوک به ترتیب حداکثر 12/22 و 36 درصد نسبت به پرش کلاسیک کاهش می یابد. روند کاهش با افزایش ارتفاع بلوک ها و عدد فرود بیشتر می شود و این به دلیل وجود بلوک ها در حوضچه آرامش و در نتیجه افزایش تلاطم و مقاومت در برابر جریان می باشد. افت انرژی نسبی در حوضچه آرامش همراه با بلوک به طور میانگین حداکثر 24 درصد نسبت به پرش کلاسیک افزایش می یابد که این روند با افزایش عدد فرود شدت می یابد.
    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، طول پرش هیدرولیکی، حوضچه آرامش USBR III، مقاومت در برابر جریان، نسبت اعماق مزدوج
  • الهام ریزه بندی، عطااله خادم الرسول*، مهدی تقوی زاهد کلائی صفحات 747-761
    فرسایش بادی از بارزترین عوامل تخریب خاک در مناطق خشک و نیمه خشک است. استفاده از خاکپوش یکی از راهبردهای مدیریتی برای حفاظت سطح خاک و کنترل فرسایش بادی است. پژوهش حاضر به منظور بررسی اثر خاکپوش‎های تولیدی نوترکیب آلی و معدنی بر ویژگی‎های فیزیکی و هیدرولیکی خاک در منطقه کوپال استان خوزستان انجام شد. این خاکپوش‎ها شامل خاکپوش آلی (O) در سه سطح O1، O2 و O3 با نسبت‎های ترکیبی از زغال‎زیستی باگاس نیشکر، ژلاتین و صمغ عربی، خاکپوش معدنی (M) در دو سطح M1 و M2 از خاکپوش MNF و خاکپوش هیدروژل نانوسیلیس (H) در دو سطح H1 و H2 از هیدروژل نانوسیلیس بودند که در کرت‎های فرسایشی به ابعاد 50×30 سانتی‎متر، از اردیبهشت تا مرداد ماه سال 1399 اعمال شدند. سپس در هر کرت پروفایل‎متر نصب شد. ارزیابی‎ها نشان داد بعد از گذشت چهار ماه، استفاده از خاکپوش‎ها اثر معنی‎داری در بهبود ویژگی‎های فیزیکی و هیدرولیکی خاک داشتند. تیمارهای O3 و O2 بیش‎ترین اثر را بر افزایش MWD خاک، به ترتیب با مقادیر 49/2 میلی‎متر و 45/2 میلی‎متر نشان دادند. کربن آلی خاک (SOC) از 2/0 درصد در تیمار شاهد به 92/0 درصد در تیمار O3 افزایش یافت. کم‎ترین اثر در تیمار H1 با 5/0 درصد SOC مشاهده شد. بیش‎ترین میزان نگه‎داشت رطوبت در خاک در تمام نقاط رطوبتی مربوط به تیمار O3 بود. به علاوه میزان خاک هدر رفته با کم‎ترین مقدار در تیمار O3 t/km.y) 1490) مشاهده شد و بیش‎ترین میزان آن مربوط به تیمار شاهد (t/km.y 6028) بود. ماده‎آلی موجود در خاکپوش‎ها به دلیل دارا بودن اثر اتصال‎دهندگی، قادر به بهبود و افزایش فرآیند خاکدانه‎سازی و کاهش تلفات خاک می‎شود. به‎طور کلی خاکپوش آلی دارای اثرات چسبانندگی و زره‎دار کردن سطح خاک است. پیشنهاد می‎شود اثر افزودنی‎های نوظهور حاصل از مواد تبدیلی مانند بازانیت در خاک‎های حساس به فرسایش در مقیاس عرصه‎ای نیز ارزیابی شود.
    کلیدواژگان: اثر زره ‎دار کردن، پروفایل‎متر، خاکپوش، کرت‎های فرسایشی، ویژگی‎های هیدرولیکی
  • شهرام محمود سلطانی*، مریم حسینی چالشتری، کبری تجددی طلب رشتی، حسن شکری واحد، مریم شکوری کتیگری صفحات 763-776
    کودهای کم مصرف کلاته شده با اسید آمینه به دلیل جذب بهتر، کارایی بیشتر و دارا بودن نیتروژن بهتر از سایر منابع کودهای کم مصرف به بهبود رشد، افزایش عملکرد و مقدار عناصر در اندام های گیاهی  کمک می کنند. در این پژوهش تاثیر محلول پاشی روی و آهن کلات شده با اسید آمینه گلایسین در مقایسه با محلول پاشی سولفات روی بر عملکرد و دینامیک عناصر پر مصرف و کم مصرف در اندام های هوایی برنج رقم هاشمی مورد بررسی قرار گرفت. تیمارهای آزمایشی شامل محلول پاشی 5/0، 1 و 5/1 کیلوگرم در هکتار آهن و روی کلات شده با اسید آمینه گلایسین تحت شرایط مصرف کودهای نیتروژن، فسفر و پتاسیم (NPK) به مقدار توصیه شده و نصف مقدار توصیه شده بود. نتایج نشان داد حداکثر عملکرد (4430 کیلوگرم شلتوک  برنج در هکتار) از محلول پاشی با آهن کلات شده با اسید آمینه گلایسین و به میزان 5/0 کیلوگرم در هکتار به دست آمد که نسبت به شاهد (عدم محلول پاشی) 29 درصد افزایش داشت. اگرچه تفاوت معنی داری با محلول پاشی سولفات روینداشت. بیشترین درصد افزایش آهن، روی، نیتروژن، فسفر و پتاسیم دانه در اثر محلول پاشی با یک کیلوگرم در هکتار آهن و روی کلات شده با اسید آمینه گلایسین به ترتیب 32، 22، 23، 12 و 7 درصد به ثبت رسید. که در بیشتر صفات تفاوت معنی داری با محلول پاشی با سولفات رویداست. این روند در کاه و کلش و برنج سفید نیز دیده شد. با انجام عملیات سفید کردن و حذف لایه های بیرونی دانه (سبوس) مقدار آهن بین 10 تا 5/15 برابر و مقدار روی تا 50 درصد، مقدار نیتروژن بطور متوسط 5/6 درصد، مقدار فسفر بین 8/3 تا 8 برابر، مقدار پتاسیم بین 8 تا 12 برابر کاهش یافت.
    کلیدواژگان: اراضی شالیزاری، اسید آمینه، برنج، عملکرد دانه، کاه
  • حسین محمدزاده*، جواد حسین زاده، سعیده سامانی صفحات 777-793
    حوضه آبریز آبخوان مشهد-چناران دارای سازندهای زمین شناسی متنوع (آذرین، دگرگونی، کربناته، غیرکربناته و آبرفت ها) و تاثیرگذار بر کیفیت و تیپ آبهای زیرزمینی می باشد. بررسی میانگین آماری کیفیت آب بیش از 1000 نمونه منابع آب انتخابی (چشمه، قنات و چاه) از سال 1366 الی 1399 و بکارگیری تکنیک های هیدروژیوشیمیایی نشان می دهد که تیپ غالب آب خروجی از سازندهای آذرین، دگرگونی، رسوبی کربناته-رسوبی غیرکربناته و آبرفت ها به ترتیب CaNaHCO3، CaHCO3، CaMgCl و NaCl می باشند. در سنگ های آذرین و دگرگونی انحلال کانی های سیلیکاته، پلاژیوکلازها (آلبیت و آنورتیت) و فلدسپارها باعث افزایش غلظت Ca+2 و Na+ در آب می شوند. اما در سازندهای رسوبی کربناته و غیرکربناته بدلیل انحلال کلسیت و دولومیت و تبخیری ها، یونهای Ca+2 و Mg+2 و Cl- در آب غالب می باشند. بررسی میانگین داده های کیفی طولانی مدت و داده های شهریور 1399 در 14 پیزومتر دشت، نشان می دهد، هر چند که آب های زیرزمینی در محل تغذیه از کوه های اطراف دارای تیپ آب متغیر می باشد، اما در طول جهت جریان، بجز منطقه شمال غرب که تحت تاثیر سازند تبخیری (Jks) سدیم کلراید است، تیپ غالب آب سولفات سدیم می باشد. در آبخوان آبرفتی، کانیهای کلسیت، دولومیت و آراگونیت فوق اشباع و کانیهای ژیپس، انیدریت و هالیت تحت اشباع می باشند. نتایج مدل معکوس هیدروژیوشیمیایی در نرم افزار Phreeqc، نشان می دهد که ترکیبات حل شده در آب زیرزمینی منابع آب گروه دوم حاصل انحلال کانیهای کلسیت و دولومیت و آلبیت در گروه اول می باشد.
    کلیدواژگان: کیفیت آب زیرزمینی، آبخوان مشهد-چناران، مدل هیدروژئوشیمیایی معکوس، PHREEQC
  • ندا مرادی*، عبدالامیر معزی، شیلا خواجوی شجاعی، پردیس خاجی صفحات 795-808
    تجمع فلزات سنگین در سال های اخیر به دلیل فعالیت های بشری در حال افزایش است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر نانوبیوچار و نانوبیوچار اصلاح شده با آهن، تهیه شده از گیاه نی بر تحرک و توزیع شکل های شیمیایی کادمیوم در یک خاک آلوده بود. این پژوهش در سال 1400-1399 به صورت آزمایش فاکتوریل، با دو فاکتور شامل نوع جاذب (در چهار سطح شامل بیوچار، بیوچار اصلاح شده، نانوبیوچار و نانوبیوچار اصلاح شده) و کاربرد بیوچار (در سه سطح شامل صفر، 5/0 و 1 درصد وزنی) در قالب طرح کاملا تصادفی، در سه تکرار و در شرایط آزمایشگاهی انجام شد. پس از اعمال تیمارها، نمونه های خاک به مدت 90 روز در شرایط انکوباسیون نگه داری شدند. در پایان آزمایش غلظت قابل دسترس و شکل های شیمیایی کادمیوم اندازه گیری شد. همچنین فاکتور تحرک کادمیوم تعیین شد. نتایج نشان داد در اثر کاربرد تمامی جاذب ها (به ویژه در سطح 1 درصد وزنی) غلظت کادمیوم قابل دسترس خاک، کادمیوم تبادلی و کادمیوم پیوند شده با کربنات ها به طور معنی داری کاهش یافت، در حالی که کادمیوم پیوند شده با اکسیدهای آهن و منگنز، کادمیوم پیوند شده با مواد آلی و کادمیوم باقی مانده در خاک، به طور معنی داری (05/0> P) افزایش یافت. بطوریکه مقدار کادمیوم قابل دسترس در تیمار 1 درصد نانوبیوچار اصلاح شده در مقایسه با تیمار شاهد 37/26 درصد کاهش یافت. نتایج همچنین نشان داد تیمار نانوبیوچار در تثبیت کادمیوم و کاهش تحرک آن در خاک موثرتر از بیوچار اولیه بود. افزون بر این، بیوچار و نانوبیوچار اصلاح شده در مقایسه با بیوچارهای اولیه کارایی بالاتری در ثبیت کادمیوم در خاک داشتند.  به طورکلی نتایج نشان داد نانوبیوچار نی و نانوبیوچار نی اصلاح شده با کلرید آهن، می توانند جاذب های مناسبی برای تثبیت کادمیوم در خاک های آلوده باشند.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، جاذب آلی، فراهمی کادمیوم، فاکتور تحرک
  • فاطمه طادی بنی، احمد کریمی*، حسن اصولی صفحات 809-820
    بیوچار یک  ترکیب آلی غنی از کربن است که اخیرا، استفاده از آن به عنوان اصلاح کننده خاک توصیه می شود. پژوهش های اندکی در زمینه اثر مقدار بیوچار و اثر زمان بعد از افزودن بیوچار بر ویژگی های فیزیکی خاک انجام شده است. این پژوهش در  سال 1398در دانشگاه شهرکرد، با هدف بررسی اثرات درازمدت کاربرد مقادیر مختلف بیوچار حاصل از کاه و کلش برنج  بر چگالی ظاهری خاک (bρ)، تخلخل کل خاک (n)، تخلخل تهویه ای (AFP)، تخلخل مویین (CP)، میانگین وزنی قطر خاکدانه های خشک (MWDdry) و تر (MWDwet)  خاک لوم رسی انجام شد. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با فاکتور بیوچار در چهار سطح صفر (B0)، 5/0(B1)، 1 (B2)، 2 (B3) درصد وزنی و فاکتور زمان در چهار سطح  2 (T1)، 3 (T2)، 6 (T3) و 9 (T4) ماه پس از افزودن بیوچار به خاک در سه تکرار به صورت آزمایش گلخانه ای اجرا شد. نتایج نشان داد که دو ماه بعد از افزودن بیوچار کاه و کلش برنج، bρ 6٪ نسبت به شاهد کاهش یافت؛ درحالی که در همان زمان میزان n،  MWDdry و MWDwet به ترتیب 3٪، 11٪ و 13٪ نسبت به شاهد افزایش یافت. مقایسه میانگین ها نشان داد که کمترین bρ در B1T2، بیشترین n، AFP و CP به ترتیب در B1T2، B0T1 و B1T3 و بیشترین MWDdry و MWDwet به ترتیب در B3T4 و B0T4 مشاهده شد. به طورکلی، بیوچار کاه و کلش برنج ویژگی های فیزیکی مورد بررسی خاک را بهبود بخشید. برای بروز اثر بیوچار بر بهبود ویژگی های فیزیکی خاک، زمان های متفاوتی موردنیاز است. بر اساس یافته های این پژوهش، مقدار 1٪ بیوچار کاه و کلش برنج می تواند برای اصلاح پایدار ویژگی های فیزیکی خاک لوم رسی استفاده شود.
    کلیدواژگان: بیوچار، پایداری ساختمان خاک، تخلخل خاک، تخلخل مویین، چگالی ظاهری خاک
  • ملیحه بایرامی، اصغر عزیزیان* صفحات 821-833
    برآورد صحیح رواناب برای تصمیم گیری در خصوص پروژه های منابع آب از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از راه های تخمین رواناب، استفاده از مدلهای هیدرولوژیکی مفهومی می باشد. علت استفاده از چنین مدلهایی در بسیاری از مطالعات، ساختار نسبتا ساده و تعداد داده های ورودی کم آنها می باشد. هدف اصلی این پژوهش بررسی عملکرد مدل بارش-رواناب مفهومی Sacramento در شبیه سازی رواناب خروجی از حوضه آبریز شاپور و نیز تعیین مناسب ترین داده بازتحلیل شده جهت تخمین تبخیروتعرق در بازه مطالعاتی می باشد. در پژوهش حاضر از نتایج چهار مدل باز تحلیل شده HBV-SIMREG، ORCHIDEE، PCR-GLOBW ،WATERGAP3 و W3RA جهت برآورد سری زمانی تبخیروتعرق که یکی از مهمترین ورودی های مدل Sacramento می باشد، استفاده شده است. همچنین برای تخمین متوسط وزنی بارش در سطح حوضه، از داده های بارش روزانه ثبت شده در ایستگاه های باران سنجی موجود در بازه مطالعاتی و روش Thiessen استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که داده های تبخیروتعرق بدست آمده از بیشتر مدلهای بازتحلیل شده مذکور، منجربه عملکرد مناسب مدل بارش-رواناب Sacramento در شبیه سازی دبی جریان روزانه می شود. هرچند لازم به ذکر است که عملکرد داده های W3RA، WATERGAP3 و PCR-GLOBW در هر دو مرحله واسنجی و صحت سنجی نسبت به دیگر داده ها از کارایی به مراتب بیشتری برخوردار می باشند. مقادیر شاخص آماری NSE برای سه مدل برتر در دو مرحله واسنجی و صحت سنجی به ترتیب همواره بالاتر از 87/0 و 60/0 می باشد. همچنین نتایج بدست آمده بر اساس داده های W3RA نشان داد که میزان خطای مدل Sacramento در تخمین حجم رواناب و دبی های اوج سیلاب به کمترین مقدار خود می رسد. میزان خطای مدل در برآورد دبی اوج سیلاب و حجم رواناب در صورت استفاده از داده های W3RA به ترتیب کمتر از 11 و 15 درصد می باشد. در یک جمع بندی کلی می توان چنین عنوان نمود که داده های بدست آمده از مدلهای بازتحلیل شده می تواند به عنوان یک داده مکمل و حتی جایگزین به ویژه در حوضه های فاقد آمار و یا آمار ناکافی برای استفاده در مطالعات منابع آب و شبیه سازی رواناب مدنظر محققین قرار گیرد.
    کلیدواژگان: مدل بارش رواناب، یکپارچه، سنجش از دور، منابع آب، سیلاب
  • علیرضا توکلی*، بهمن یارقلی، احمد اخیانی صفحات 835-847
    کروم از جمله فلزهای سنگین و سمی برای ریز جانداران، حیوان ها و گیاهان محسوب می شود که در صورت استفاده از منابع آن، به یک آلاینده جدی محیط زیست تبدیل خواهد شد. غلظت های بالای کروم به عنوان عاملی تنش زا برای گیاهان به شمار می رود که می تواند به عنوان یک عامل محدودکننده رشد، خصوصیات فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاهان را تحت تاثیر قرار دهد. باتوجه به وجود معدن فعال کرومیت در منطقه فرومد شهرستان میامی استان سمنان، این تحقیق برای تعیین وضعیت آلودگی کروم در منابع آب، خاک منطقه و نمونه های گیاهی انجام شده است. براین اساس و برای شناخت، اقدام به نمونه گیری هم زمان از کلیه منابع آب منطقه اعم از چاه، چشمه و قنات شده و علاوه بر تجزیه کیفی و تعیین عناصر (آنیون ها و کاتیون ها)، اقدام به تعیین میزان غلظت عنصر کروم کل در آزمایشگاه تخصصی موسسه تحقیقات خاک و آب کشور گردید. نتایج حاکی از وجود کانون های آلودگی در مناطق فرومد، پل ابریشم، استربند، کلاته سادات است. نمونه گیری از محصولات زراعی، باغی و گیاهان دارویی منطقه، نشان داد که میزان جذب کروم در گیاه فلفل به عنوان محصول شاخص ملی منطقه، کمتر از حد مجاز بوده (کمتر از 1 میلی گرم بر کیلوگرم) و نگرانی ‎های اولیه را تا حد زیادی برطرف نموده است. میزان جذب کروم کل در محصول پسته و گلابی نیز در حد مجاز است که می توانند در برنامه کشت منطقه موردتوجه قرار گیرند. ازآنجایی که میزان جذب کروم در دانه کنجد، گندم، یونجه، محصول انجیر و برخی محصولات بالاتر از حد مجاز است، بایستی از طریق سیاست های تشویقی برای اصلاح الگوی کشت و جایگزینی آن با محصولات آلوده اقدام گردد. آلودگی منابع خاک منطقه به کروم در 32 نقطه مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که تقریبا تمامی انواع نمونه های خاک بیش از حد مجاز دچار آلودگی کروم هستند (دامنه 386-142 میلی گرم در کیلوگرم). نتایج نشان داد که میزان غلظت کروم کل در چهار نمونه آب شرب فرومد و پل ابریشم قبل از تصفیه  5/123، 2/107، 127 و 6/110 میکروگرم در لیتر بعد از تصفیه صفر، 7/6، صفر و 2/4 میکروگرم در لیتر بوده است که حاکی از اثربخش بودن به کارگیری روش اسمز معکوس در تصفیه آب برای مصارف شرب و کشاورزی خانگی می باشد.
    کلیدواژگان: آلودگی، جذب کروم کل، غلظت کروم، فرومد
  • فاطمه زهرا اسدی، مهدی مفتاح هلقی*، امیر احمد دهقانی، اسماعیل کردی صفحات 849-870
    سطح یک خلیج و مشخصه های آن که در مسیر یک رودخانه قرار دارد مهمترین عامل برای نگهداری گونه های مختلف زندگی گیاهی و جانوری به شمار می آید. برای بررسی مشخصه های هیدرولیکی جریان در خلیج، نیاز به یک شبیه سازی سه بعدی است که بتواند آن را به خوبی مدلسازی نموده و محل دقیق اندازه و شکل گردابه ها را تشخیص دهد. در این پژوهش داده های حاصل از آزمایش های انجام شده در دانشگاه صنعتی شاهرود مورد استفاده قرار گرفته است (سال های 98و 99). اندازه گیری ها بر روی یک جریان حفره ای دایمی و همگن با سطح آزاد در یک خلیج مربعی شکل با ابعاد3/0 ×3/0 متر، در 4 دبی (017/0، 024/0، 028/0، 033/0 مترمکعب بر ثانیه) انجام گرفت. نتایج مشاهداتی وجود یک سیکل گردشی بزرگ مقیاس در محدوده داخلی خلیج را تایید نمود. به منظور شناخت و تحلیل الگوی جریان، با استفاده از داده های مدل فیزیکی، شبیه سازی هیدرولیکی به کمک مدل عددی Flow3D انجام شد. با انجام کالیبراسیون، مدل آشفتگی RNG که بیشترین تطابق را با داده های واقعی داشته، انتخاب ومورد استفاده قرار گرفت. الگوی جریان در محدوده خلیج نشان داد سیکل چرخشی ایجاد شده بصورت یک حلقه دایره ای می باشد. سرعت در ورود به خلیج تا نیمه دارای روند نزولی بوده پس از رسیدن به نقطه صفر در میانه خلیج مجددا روند صعودی می یابد. سرعت طولی که مقدار بیشتری از سرعت های عرضی و عمقی دارد نیز در محدوده خلیج دارای تقارن می باشد. سرعت عرضی در محدوده خلیج بیشتر ازکانال اصلی بوده و در میانه خلیج، مقدار آن به بیشینه خود می رسد. همچنین سرعت عرضی در نیمه ابتدایی خلیج جهت منفی و در نیمه انتهایی جهت مثبت دارد که نشان دهنده حرکت پادساعتگرد حلقه گردش می باشد.
    کلیدواژگان: خلیج میانی، ساختارهای جریان، مدل های آشفتگی، مدل Flow3D
  • خلیل کلانتری*، علی اسدی، محسن عادلی ساردوئی، سارا مخت صفحات 871-884

    منافع اقتصادی حاصل از سدها بیشتر از هزینه های ساخت آنها تصور شده و از این رو یک دلیل منطقی برای ساخت سدها در سراسر دنیا فراهم ساخته است. با این وجود مشخص شده است که ساخت این سازه های دست ساز بشر اثرات منفی برای ساکنین در حاشیه رودخانه هایی که سدها در مسیر آن احداث شده اند نیز به همراه داشته است. از اینرو مقاله حاضر با هدف بررسی اثرات احداث سد شیرین دره بر وضعیت کشاورزی اراضی تحت پوشش ایستگاه های پمپاژ حاشیه رودخانه اترک صورت پذیرفته است. به منظور دستیابی به این هدف، این مطالعه به صورت کتابخانه ای و میدانی انجام شد و داده های مورد نیاز با استفاده از ابزار پرسشنامه گردآوری گردید. روایی محتوایی ابزار تحقیق با نظر خواهی از اساتید گروه مدیریت و توسعه کشاورزی دانشگاه تهران و گروه جغرافیای دانشگاه پیام نور-مرکز گنبد تایید گردید و پایایی آن نیز پس از انجام پیش آزمون از طریق ضریب آلفای کرونباخ بدست آمد که مقدار آن برای بخش های مختلف پرسشنامه بالاتر از 7/0 که حاکی از مناسب بودن ابزار اندازه گیری بود. جامعه آماری تحقیق حاضر دو گروه روستاییان و متولیان ایستگاه های پمپاژ مستقر در حاشیه رودخانه بودند. حجم نمونه برای جامعه آماری روستاییان (2417 خانوار) با استفاده از فرمول کوکران تعداد 160 نفر بود و نمونه گیری به روش طبقه ای با انتساب متناسب انجام گرفت و همچنین از طریق سرشماری تعداد 14 نفر از متولیان ایستگاه های پمپاژ آب بهره برداری شده مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاکی از تفاوت معنی داری بین وضعیت کشاورزی از دیدگاه روستاییان و متولیان ایستگاه های پمپاژ قبل و بعد از احداث سد بود. نتایج تحلیل عاملی اثرات مثبت نشان داد که پنج عامل اثرات اجتماعی، کشاورزی، زیست محیطی، اقتصادی و مکانیزاسیون در مجموع 21/62 درصد از واریانس را تبیین کرده اند. نتایج تحلیل عاملی اثرات منفی سد شیرین دره نیز نشان داد، چهار عامل اثرات فیزیکی، شیمیایی، اجتماعی و زیست محیطی 95/65 درصد کل واریانس را تبیین کرده است. با توجه به اینکه ایستگاه های پمپاژ مساحت زمین های آبی و تولیدات آنها را افزایش داده، پیشنهاد می شود آنها را مجهز به تاسیسات جانبی از جمله سیستم آبیاری تحت فشار و آببندان ها نموده تا شرایط صرفه جویی در منابع آبی محدود منطقه، آبیاری اراضی زراعی بیشتر و اهداف گسترش شیلات (پرورش ماهیان سرد آبی و گرم آبی) در منطقه محقق شود.

    کلیدواژگان: سد مخزنی شیرین دره، اراضی زراعی آبی، ایستگاه های پمپاژ، تامین آب، روستاهای حاشیه رودخانه
  • هادی ثانی خانی*، بابک امیرعطایی صفحات 885-896

    رفتار بسیاری از پدیده های طبیعی با پیچیدگی بسیار، مانند رودخانه ها را می توان با هندسه درخت فرکتال تحلیل نمود. زیرحوضه آبریز زرینه رود در استان کردستان یکی از پرآب ترین زیرحوضه های حوضه آبریز دریاچه ارومیه می‏باشد که وضعیت هیدرولوژیکی آن تاثیر بسیاری بر روی مدیریت رواناب و جریان های پایین دست دارد، بنابراین بررسی ویژگی های فیزیوگرافی این حوضه آبریز با استفاده از روش درخت فرکتال در این تحقیق از اهمیت بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر به بررسی رفتار فرکتالی زیرحوضه آبریز زرینه رود در استان کردستان، با استفاده از لایه‏های  GIS آبراهه ها، نقشه DEM و بکارگیری قوانین استراهلر، هاک، هورتن و هندسه درخت فرکتال به روش ریچاردسون، پرداخته شده است. بر اساس قانون استراهلر مشخص شد که 5 درجه آبراهه در منطقه وجود دارد. بر اساس قانون هاک، مشخص شد، شیب خط روند حوضه تا حدی تند می باشد و این نشان از فرسایش نسبتا زیاد در محدوده مطالعاتی حوضه آبریز زرینه رود می باشد. مطابق قانون هورتن فاکتور فرم در حدفاصل آبراهه های درجه 1 و 2 کاهش یافته و برای آبراهه های با رتبه 3 و بالاتر تقریبا یکسان می باشد. علاوه بر این ساختار فرکتالی نشان می دهد که در محدوده آبراهه های رتبه 2 و بالاتر رفتار فرکتالی وجود دارد. در نهایت بر اساس روش ریچارسون، بعد فرکتالی حوضه آبریز مورد بررسی در رنج 837/1-695/1 محاسبه شد که بخش قابل توجهی از فضای حوضه این ویژگی را دارند. علاوه بر این نتایج نشان داد که بعد فرکتالی بدست آمده برای آبراهه‏های رتبه 4 با روش هورتون برابر 67/1 بوده که با نتایج بدست آمده از روش ریچاردسون مطابقت دارد. در نهایت می توان گفت با توجه به موقعیت توپوگرافی، آب و هوایی و شرایط هیدرولوژیکی ویژه ی زیر حوضه آبریز زیرینه رود، می توان شناسایی رفتار هیدرولوژیکی رودخانه، به برنامه ریزان و تصمیم گیرندگان کشور در جهت مدیریت بهتر این حوضه کمک نمود.

    کلیدواژگان: شبکه زهکشی، حوضه آبریز زرینه رود، قانون استراهلر، قانون هورتن، درخت فرکتال
  • هدی کهریزی، سید ابراهیم هاشمی گرم دره* صفحات 897-916

    اخیرا سلول های سوختی میکروبی به دلیل امکان تولید برق و تصفیه پساب به طور همزمان، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته اند. فرایندهای فیزیکی در سلول های سوختی میکروبی و تالاب های مصنوعی مکمل یکدیگر می باشند. بنابراین ادغام آن ها موجب بهبود عملکرد سامانه ها در تصفیه پساب می شود. یافته های اخیر نشان می دهد استفاده از سامانه سلول های سوختی میکروبی-تالاب مصنوعی موجب بهبود عملکرد سامانه می شود. در تالاب مصنوعی با افزایش جمعیت باکتری های فعال الکتروشیمیایی در سطوح الکترود عملکرد سامانه افزایش می یابد و در نتیجه راندمان تصفیه پساب را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. سلول های سوختی میکروبی نیز می توانند از گرادیان اکسایش-کاهش طبیعی در تالاب مصنوعی به منظور تولید برق استفاده کنند. هدف از این پژوهش مقایسه سامانه ادغام شده سلول های سوختی میکروبی-تالاب مصنوعی  با سامانه های سلول سوختی میکروبی و تالاب مصنوعی است. این پژوهش نشان می دهد که ادغام سلول سوختی میکروبی با تالاب مصنوعی موجب افزایش راندمان تصفیه پساب بوسیله گیاه پالایی، تولید بیشتر برق بوسیله فعالیت گیاهان تالابی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای بوسیله باکتری های الکتروژنی می شود. راندمان حذف پساب و تولید برق در سلول های سوختی میکروبی-تالاب مصنوعی در مقایسه با سلول سوختی میکروبی و تالاب مصنوعی به ترتیب حدود 8 درصد و 15 درصد بیشتر است. با این حال، با توجه به اندازه و طول عمر سامانه های تصفیه پساب، سلول های سوختی میکروبی-تالاب مصنوعی بررسی شده در مطالعات در مقیاس کوچک هستند و تنها در دوره های زمانی کوتاه مورد مطالعه قرار گرفته اند. اجرای آزمایش هایی با مقیاس بزرگتر و طولانی مدت جهت اثبات موثر بودن سلول های سوختی میکروبی-تالاب مصنوعی ضروری می باشد.

    کلیدواژگان: تالاب مصنوعی، سلول سوختی میکروبی، تصفیه پساب، تولید برق
|
  • Amir Rajaei *, Mohammad Hosein Omid, Mahdi Esmaeili Varaki Pages 677-699
    One of the issues that researchers have always considered in the design of storage dams is reducing the kinetic energy of flow passing through the spillways to control the velocity, reduce the destructive energy, and scour depth downstream of spillways. Stepped chutes and flip buckets are the most common energy dissipator structures in emergency spillways at dams. Regarding the effect of scour depth at downstream of these structures on their stability and safety, in the present study, the effect of hydraulic and geometric parameters on variations of scour characteristics downstream of smooth and stepped chutes was investigated experimentally. Experiments were conducted at a hydraulic lab at the University of Guilan in 2020-2021 with a ratio of critical flow depth and step height (yc/h) of 0.53-0.97, bucket exit angles of 15° and 30°, the ratio of tailwater and critical flow depth (ht/yc) ranging from 1.5–2, the ratio of height falling and step height (HF/h) varied in the range of 2-4, and a spillway slope of 1:2 (V: H). The comparison of results demonstrated that implementing steps over a smooth chute profile reduced maximum downstream scour depth of the flip bucket by 15° and 30° exit angles in comparison with a smooth chute for the minimum relative critical flow depth by 22 and 41 percent, respectively, and for the maximum relative critical flow depth, by 14 and 20 percent, respectively. Also, with an increase in the exit angle from 15° to 30°, the maximum scour depth decreases for the minimum and maximum tailwater depths by an average of 18 and 11 percent, respectively, for a smooth chute and by an average of 19 and 17 percent, respectively, for a stepped chute. Furthermore, a regression relationship was derived for predicting the scour depth at downstream of stepped chutes with the flip bucket.
    Keywords: bucket exit angle, Energy dissipator, Flip buckets, Scour reduction, Stepped Spillway
  • Mostafa Marzi, Karim Shahbazi *, Leila Esmaeilzadeh, Mehdi Beheshti Pages 701-713
    Gypsum is spread in soils of arid and semi-arid regions and controls the soil physiochemical properties when it exists as the main soil component. Due to the undesired effects of gypsum in agriculture and plant growth, the accurate determination of its concentration is very important for soil classification and land use management. In this study, the parameters affecting the gypsum determination by the acetone method, namely contact time, extractant to soil ratio, and different extractants were investigated. Results revealed that the gypsum dissolution reaction was fast and most of the gypsum was dissolved in less than 0.5 h. Gypsum extracting with high extractant to soil ratios (1:200) had led to underestimation in the gypsum concentration. So that, the measured gypsum at 0.5 h extraction in soils with 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, and 100% gypsum was underestimated by -1, 3.5, 9.6, 11.0, 22.4, 29.3, 39.6, 47.5, and 87.8% (according to the actual content) respectively. Decreasing the extractant to soil ratio to 1:400, overestimated (10 to 50%) the gypsum in the samples containing less than 50% gypsum. NaCl, KCl and MgCl2 solutions increased the gypsum solubility eliminated the underestimation in gypsum determination especially in 1:200 ratio. However, the use of salt solutions as extractants in the natural soils had led to overestimate at the higher extractant to soil ratios (1:400). The critical electrical conductivity (EC) in the measuring of gypsum by the Acetone method was 1000 µS/cm. According to the results, use of deionized water as the extractant, 0.5 h contact time, and variable soil to water ratio according to the soil gypsum content and to reach the EC of lower than 1000 µS/cm were the optimum condition for determination of soil gypsum by the acetone method which is recommended.
    Keywords: Electrical conductivity, Gypsiferous soils, Gypsum dissolution, Salt solutions
  • Zahra Sadat Hoseeni, Mahnoosh Moghaddasi *, Shahla Paimozd Pages 715-732
    In recent decades, the increasing development of satellite technologies has provided access to climate data around the world with different spatial and temporal resolution. Therefore, in the present study, the goal of evaluating ECMWF datasets models is to predict climate data and drought monitoring in Qarechai basin of Markazi province. To this end, first monthly precipitation and temperature data of synoptic stations of Hamedan, Qom and Shazand in three provinces during the period of 1987-2018 were collected. Then, the mentioned data with spatial resolution of 0.125 * 0.125 degrees during 1979-2020 were extracted from the reanalysis models including ERA-Interim and ERA5 of ECMWF datasets. Statistics criteria's such as coefficient of determination (R2), nash-sutcliffe (NS), normalized square root mean square error (NRMSE) and mean oblique error (MBE) and contingency table indices consisting of POD, FAR and CSI were used to compare the data of reanalysis models with observational data. The results showed that ERA5 data were more consistent with observational data than ERA-Interim data. As the values of correlation coefficient in most areas above 0.5, mean square error in 70% of areas is very low and mean oblique error in most areas is positive and small. The values of the agreement table indices also confirm the greater compatibility of the ERA5 model.   Afterward, based on data of the selected model and observational, SPEI and SPI drought indices in selected stations were calculated. The results showed that SPEI index had higher correlation and less error with SPI than SPI. Finally, the trend based on the selected index showed that the severity of drought in the western region compared to other regions, has an increasing trend at the level of 5%.
    Keywords: Climate data, ERA5, ERA Interim, SPI, SPEI
  • Rasoul Daneshfaraz *, Amir Ghaderi, Shahram Rajabi Pages 733-746
    Hydraulic jump phenomenon is a rapid variation in flow conditions that occurs for dissipation of the kinetic energy of the flow in downstream of the hydraulic structures in stilling basins. The aim of this study is to investigate flow characteristics of stepped and smooth chute and the effects of block geometry on the hydraulic jump characteristics in the stilling basin USBR III. Experiments were conducted on the stepped chute and they were compared with smooth chute as well as stilling basin and baffle blocks and end sill in different geometry shapes to test the hydraulic behavior of different hydraulic conditions. The results were compared with stilling basin without block. The results of comparing the two types of chutes showed that in stepped chute, the air entrainment inception locations a positioning further upstream than the smooth chute due to the turbulence of the flow on the steps. The energy dissipation and Darcy roughness coefficient in stepped chute increases by 10% and 15.6% on average compared to smooth chute, respectively, which indicates the appropriate hydraulic performance of stepped chute compared to smooth type. Results showed that increasing the Froude number and height of the baffle blocks caused decreasing sequent depths ratio and the jump length by 22.12 and 36 percent, respectively, compared to classical jump. It is believed that the main reason was raising the rate of secondary flows and flow resistance due to the baffle blocks in stilling basin. The energy dissipation increased by 24 percent, compared to the classical jump and further increase in high Froude number.
    Keywords: energy dissipation, Hydraulic jump length, Stilling Basin USBR III, Darcy roughness coefficient, sequent depths ratio
  • Elham Rizehbandi, Ataallah Khademalrasoul *, Mehdi Taghavi Zahedkolaei Pages 747-761
    Wind erosion is one of the most dominant soil degradation factors in semi-arid and arid regions. Mulching is a management scenario to protect the soil surface. The present research accomplished to assess the efficacy of some organic and inorganic mulch on soil physical and hydraulic properties in the Kupal region of Khuzestan province. These mulches consist of organic mulch (O) at three levels O1, O2 and O3 at combined ratios of sugarcane bagasse, gelatin and gum arabic, mineral mulch (M) at two levels M1 and M2 from MNF mulch and Nanosilica hydrogel (H) mulch was made of nanosilica hydrogel at two levels H1 and H2, which were applied to the erosional plots with the size of 50 × 30 cm in May 2020, profile meters installed in each plot. After four months, applying the mulches had significant effects to improve the physical and hydraulic properties of the soil. The O3 and O2 treatments demonstrated the highest effect on soil MWD, by the value of 2.49 mm, and 2.45 mm, respectively. Soil organic carbon (SOC) increased from 0.2% in the control treatment to 0.92% in the O3 treatment. The H1 treatment depicted the lowest effect on SOC by the value of 0.50%. The biggest amount of soil water content in all moisture points was related to the O3 treatment. The lowest amount of soil loss was observed in O3 treatment (1490 ton / km.year) and the highest value was related to the control treatment (6028 ton / km.year). The organic matter in the mulches due to its binding effect was able to improve aggregation process. To conclude the binding and armoring effect are the main effects of organic mulch. Organic matter in mulches, due to its binding effect, is able to improve and increase the agglomeration process and reduce soil losses.
    Keywords: Armoring effect, erosional plots, hydraulic properties, mulching, Profile meter
  • Shahram Mahmoudsoltani *, Maryam Hosseini Chjelshtori, Kobra Tajaddodi Talab Rashti, Hassan Shokri Vahed, Maryam Shakouri Katigari Pages 763-776
    Compared to the other micronutrient fertilizers, chelated amino acid can significantly improve rice growth, increase grain yield, and macro and micronutrient contents of rice aerial tissues due to better uptake, higher efficiency and nitrogen content. In this study, the effect of glycine amino acid chelated zinc and iron on yield, grain biofortification, and macro and micronutrient contents of rice aerial tissues was compared to zinc sulfate. The experimental treatments were conducted in a randomized complete block design with three replications on the most common Iranian local rice cultivar (Hashemi). The experimental treatments were the foliar application of 0.5, 1, and 1.5 kg ha-1 of Zn and Fe glycine amino acid chelates and ZnSO4 under recommended and 50% of the recommended NPK application. The highest increase in the grain yield was recorded at 0.5 kgha-1 Fe-glycine amino acid chelate by about 29.2%. The maximum increase percentage of Fe, Zn, N, P, and K content of rice grain was observed through foliar application of glycine amino acid chelated zinc and iron by about 32, 22,23,17 and 7%, respectively. This trend also was recorded for white rice and rice straw, but milling processes through removing of rice husk significantly reduced head rice iron, zinc, nitrogen, phosphorus and potassium content by about 10 to 15.5, 0.5, 6.5, 3.8 to 8, and 8 to 12 times compared to rice grain.
    Keywords: Amino acid, Glycine, yield, paddy fields, straw
  • Hossein Mohammadzadeh *, Javad Hussainzadeh, Saeideh Samani Pages 777-793
    Mashhad-Chenaran aquifer catchment covered by various geological formations (igneous, metamorphic, carbonate, non-carbonate and alluvium) which effects on the quality and the type of groundwater. Statistical analysis of water quality of more than 1000 samples of selected water resources (springs, qanats and wells) from 1987 to 2020 and the application of hydrogeochemical techniques shows that the dominant type of water discharge from igneous, metamorphic, carbonate, non-carbonate, non-carbonate and alluvial are CaNaHCO3, CaHCO3, CaMgCl and NaCl, respectively. In igneous and metamorphic rocksm the dissolution of silicate and plagioclase (albite and anorthite) minerals and feldspars increases the Ca+2 and Na+ in water. However, in carbonate and non-carbonate sedimentary formations, Ca+2, Mg+2 and Cl- ions are dominant in water due to the dissolution of calcite, dolomite and evaporation. Investigation of the average of long-term quality data and 14 piezometric in the plain shows that, although groundwater due to recharging from surrounding mountains has varius water types, but along the flow direction, except the northwest region which is affected by evaporation (Jks) and has sodium chloride, the dominant type of water is sodium sulfate. In the alluvial aquifer, the calcite, dolomite and aragonite minerals are supersaturated and the gypsum, anhydrite and halite minerals are saturated. The inverse hydrogeochemical model results in Phreeqc software, indicate that the dissolved materials in water in the second group results from the dissolution of calcite, dolomite and albite minerals in the first group.
    Keywords: Groundwater quality, Mashhad-Chenaran aquifer, Inverse hydrogeochemical model, PHREEQC
  • Neda Moradi *, Abdolamir Moezzi, Shila Khajavi-Shojaei, Pardis Khaji Pages 795-808
    In the past few decades, accumulation of heavy metals in soils has increased as a result of human activities. The objective of this study was to evaluate the effect of common reed nano-biochar and Fe-modified nano-biochar on cadmium (Cd) mobility and fractionation in a Cd-contaminated soil. This study was carried out in 1399-1400 as a factorial experiment based on a completely randomized design (CRD) with two factors including absorbent type (at four levels including biochar, modified biochar, nano-biochar and modified nano-biochar), and biochar application levels (0, 0.5 and 1% w/w) in three replications under laboratory conditions. After treatments’ application, the soil samples were incubated for 90 days. At the end of incubation period, Cd availability and fractionation were measured and Cd mobility factor was determined. The results indicated that with the application of all absorbents (especially at 1% w/w level), concentration of available Cd, exchangeable and Cd bound to carbonate fraction were significantly decreased, while Cd bound to Fe-Mn oxides, Cd bound to organic matter and residue fraction of Cd significantly (P<0.05) increased. The Cd availability in modified nano-biochar treatment (1%) decreased by 26.37 % compared to the control. Results also indicated that nano-biochar had a more significant impact than raw biochar on the immobilization of Cd and decrease its mobility in the soil. In addition, modified-biochar and nano-biochar had more efficiency than raw biochars on the Cd stabilization in the soil. In general, the results revealed that common reed nano-biochar and modified nano-biochar with FeCl2 can be suitable absorbent for stabilization of Cd in contaminated soils.
    Keywords: Soil contamination, Organic absorbent, Cadmium availability, Mobility factor
  • Fatemeh Tadi Beni, Ahmad Karimi *, Hassan Osooli Pages 809-820
    Biochar is a carbon-rich organic compound that has recently been recommended for use as a soil conditioner. Little research has been done on the effect of biochar amount and elapsed time after biochar addition on soil physical properties. This research performed at Shahrekord University, in 2018. The aim of this study was to evaluate the long-term effects of different amount of rice straw biochar on soil bulk density (ρb), total porosity (n), mean weight diameter of dry (MWDdry) and wet (MWDwet) aggregates, air filled porosity (AFP) and capillary porosity (CP) of clay loam soil. This experiment was performed as a factorial experiment based on completely randomized design with three replications in a greenhouse. Biochar have four levels of zero as control (B0), 0.5 (B1), 1 (B2) and 2 (B3) weight percentage and the time have four levels of 2 (T1), 3 (T2), 6 (T3) and 9 (T4) months after biochar adding to the soil. The results indicated that two months after adding rice straw to the soil, ρb decreased by 6% compared to the control. At the same time, ‘n’, ‘MWDdry’ and ‘MWDwet’ increased by 3, 11 and 13%, respectively, compared to the control. Means comparison showed that the lowest ρb was obtained in B1T2, the highest ‘n’, ‘AFP’ and ‘CP’ were obtained in B1T2, B0T1 and B1T3, respectively, and the highest ‘MWDdry’ and ‘MWDwet’ were obtained in B3T4 and B0T4 respectively. Different times are needed for the effect of biochar on soil physical properties improvement. Based on the findings of this study, 1% of rice straw biochar can be used to durabil improvement of the physical properties of clay loam soil.
    Keywords: Biochar, Bulk density, Capillary porosity, Soil structure stability, total porosity
  • Malihe Bayrami, Asghar Azizian * Pages 821-833
    Accurate estimation of runoff plays an important role in water resources and hydrological studies. Due to simple structure and minimum data requirements, the conceptual hydrologic models are the best way to estimate runoff. The main objective of this study is to investigate the performance of Sacramento model in runoff simulation and determining the best reanalyzed evapotranspiration dataset for using in the model. In this study, four different datasets including HBV, ORCHIDEE, PCR-GLOBW, WATERGAP3 and W3RA are used in Sacramento model. Also, for estimation of basin-averaged rainfall time seri, the Thiessen method was used based on ground gage observations. Results indicate that using most of the reanalyzed datasets in Sacramento model lead to reliable outputs and the performance of model in simulation of daily stream flow is relatively high. However, the performance of model in the case of using W3RA and WATERGAP3 is better than the other data sources, and in both calibration and verification phases the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) is higher than 0.60 and 0.87, respectively. Moreover, findings show that the W3RA dataset is the best one for estimation of runoff volume, high flows (peak floods) and the time to peak flows. Overall, based on the outputs of this research, the reanalyzed datasets can be considered as an alternative or complementary in data-limited regions for water resources and hydrological studies.
    Keywords: Rainfall-Runoff model, Lumped, remote sensing, water resources, Flood
  • Ali Reza Tavakoli *, Bahman Yargholi, Ahmad Akhyani Pages 835-847
    Chromium is one of the heavy and toxic metals for microorganisms, animals, and plants, which the use of the sources that contain them may lead to serious environmental pollutants. High concentrations of chromium are considered a stress factor for plants that can affect plants' physiological and biochemical properties as a growth-limiting factor. Due to an active chromite mine in the Forumad area of ​​Mayamey city, Semnan province, this research is to determine the status of chromium contamination in water resources, the soil of the region, and plant samples. Regarding the mentioned issue and for the identification, simultaneously sampling of all water resources in the region, including wells, springs, and aqueducts, are implemented. Besides the qualitative analysis and determination of ions (anions and cations), the total chromium concentration is investigated in the Soil and Water Research Institute. The results indicate pollution centers in the areas of Forumad, Pole Abrisham, Estarband, Kalateh-ye Sadat. A sampling of crops, horticulture, and medicinal plants in the region showed that the amount of chromium adsorption in pepper as a national index product of the region was less than the allowable limitation (less than 1 mg/kg), and the initial concerns were largely resolved. The absorption of total chromium in pistachio and pear crops is also within the allowable range, considered in the region's cultivation program. Since the absorption of chromium in sesame seeds, wheat, alfalfa, figs, and some crops is higher than the allowable level, incentive policies should be implemented to improve the cultivation pattern and replace it with contaminated crops. Contamination of soil sources in the region with chromium was investigated at 32 points. The results showed that almost all soil samples are more contaminated with chromium (range 386-142 mg/kg). The results showed that the concentration of total chromium in the four samples sent from Forumad and the Pole Abrisham before treatment was 123.5, 107.2, 127, and 110.6 μg / l after treatment of zero, 6.7, zero, and 4.2 μg / l, which indicates the use of reverse osmosis in drinking water.
    Keywords: Chromium concentration, Forumad, Pollution, Total chromium adsorption
  • Fatemeh Zahra Asadi, Mehdy Meftah Halaghi *, Amir Ahmad Dehghani, Esmaeil Kordi Pages 849-870
    The area of an embayment and its characteristics, which are located along a river, are the most important factor for the maintenance of different species of Flora and fauna. To study the hydraulic characteristics of the flow in the embayment, a three-dimensional simulation model is needed to detect the exact location of the size and shape of the vortices. In this study, the data obtained from experiments, performed at Shahroud University of Technology, have been used (2019 - 2020). Measurements were performed on a continuous and homogeneous cavity flow with free surface in a square embayment with dimensions of 0.3 * 0.3 cm in 4 discharges (0.017, 0.024, 0.028, 033 / 0 cubic meters per second). Gyre formation observed in the embayment. In order to identify and analyze the flow pattern, numerical modeling was performed using physical model data and Flow3D numerical model. The RNG turbulence model, which was more consistent with the actual data, was selected and used by calibration. The flow pattern in the bay area showed that the created rotational cycle is a circular gyre. The speed at the entrance to the square embayment has a downward trend to half, and after reaching the zero point in the middle of the embayment, it finds an upward trend again. The longitudinal velocity, which is greater than the transverse and deep velocities, is also symmetrical in the embayment. Also, the transverse velocity has a negative direction in the first half of the embayment and a positive direction in the last half, which indicates the counter-clockwise movement of the gyre.
    Keywords: Middle embayment, Flow structures, Models of turbulence, Flow3D model
  • Khalil Kalantari *, Ali Asadi, Mohsen Adeli Sardooei, Sara Mokhat Pages 871-884

    The economic benefits of dams have been outweighing the costs of this artificial handmade construction by human being, so it has been providing a rational reason for building them. However, it has been found that the construction of these handmade structures has had a strong effect on the residents along the river, in which have been settling along with. To do so, the present study was conducted to investigate the effects of Shirin Dareh Dam construction on the agricultural status of lands covered by pumping stations along the Atrak River. To achieve this goal, field and library studies were conducted. This research was a survey and the data collection tool was a questionnaire including closed and open questions. The content validity of the research tool was confirmed in consultation with prominent professors of the Department of Agricultural Management and Development, University of Tehran and the Department of Geography, Payame Noor University, Gonbad Center. The statistical population of the present study was two groups of villagers and guards of pumping stations located along the river. Cronbach's alpha coefficient for different parts of the study was higher than 0.7, which indicated that the reliability measurement tool was appropriate. The statistical population of the present study was two groups of villagers and custodians of pumping stations located along the river. The sample size for the statistical population of the villagers using the Cochran's formula was 136 people and to increase the reliability of the data was increased to 160 residents, besides 14 custodians of pumping stations water pumping stations were studied. The results indicated a significant difference between the agricultural situation of the villagers and those in charge of pumping stations before and after the construction of the dam. Factor analysis of positive effects showed that five factors of social, agricultural, environmental, economic and mechanization effects explained a total of 62.21% of the variance. Factor analysis of the negative effects of Shirin Darreh Dam also showed that four factors of physical, chemical, social and environmental effects explained 65.95% of the total variance.

    Keywords: Shirin Darreh Reservoir Dam, Irrigated Arable Land, Water Pumping Stations, Water supply, Villages of River Edge
  • Hadi Sanikhani *, Babak Amirataee Pages 885-896

    The behavior of many complex natural phenomena, such as rivers, can be analyzed by fractal tree geometry. Zarrineh Rud sub-basin in Kurdistan province is one of the most watery basins of Urmia basin, which hydrological condition has a great impact on runoff management and downstream flows. Therefore, it is necessary to study the characteristics of this basin using fractal geometry. In the present study, the fractal behavior of Zarrineh rud basin in Kurdistan province has been investigated using GIS layers of stream, DEM map, and application of Strahler, Hack, Horton and fractal tree geometry by Richardson method. According to Hack's law, the slope of the basin trend line is high and this indicates a relatively high erosion in the Zarrineh Rud basin. According to Horton's law, the form factor decreases between stream order 1 and 2 and is almost the same for stream order 3 and higher. In addition, the fractal structure indicates that there is a fractal behavior in the range of stream order 2 and higher. Finally, based on the Richardson method, the fractal dimension of the basin was calculated in the range of 1.695- 1.837, which includes a significant part of the basin space. In addition, the results indicated that the fractal dimension obtained for the stream order 4 by the Horton method was 1.67, which is consistent with the results obtained by the Richardson method. Finally, it can be mentioned that, considering the special topography, climate, and hydrologic conditions of Zarrineh rud sub-basin, it is possible to help the country's planners and decision-makers to better manage this basin by identifying the hydrological behavior of the river.

    Keywords: drainage network, Zarrineh Rud basin, Strahler's law, Horton's law, fractal tree
  • Hoda Kahrizi, Seyyed Ebrahim Hashemi Garmdareh * Pages 897-916

    Recently, there has been significant research into Microbial Fuel Cell (MFC) technology due to its potential for simultaneous bioenergy generation and wastewater treatment. The fundamental physical processes within CW and MFC are highly complementary, and combining them offers a number of tantalising possibilities for greatly improving wastewater treatment methods. Recent findings have demonstrated a number of beneficial symbiotic interactions that improve overall system performance within an integrated CW-MFC system. Notably, CW operation is enhanced by improvements in the electrochemically active bacteria population at the electrode surfaces, consequently boosting wastewater treatment efficiency. Similarly, the MFC can utilise the natural redox gradient present within CW to assist bioelectricity generation. In this review article, the performance of integrated CW-MFC systems was discussed in comparison with both standalone MFC and CW systems based on criteria that the review identified as significant. The review shows that the combination of CW and MFC increases wastewater treatment efficiency by phytoremediation, MFC power generation is enhanced by the action of the wetland plants, and wetland greenhouse gas emissions are reduced due to the dominance of electrogenic bacteria. Consequently, a CW-MFC can achieve higher efficiency for contaminant removal and bioelectricity generation compared to standalone CWs and MFCs. However, in view of the physical size and operational life span of wastewater treatment systems required for domestic or metropolitan applications, the CW-MFCs presented within the literature are small and have only been studied over short periods of time. Large-scale controlled trials and long-term studies are urgently needed to provide more definitive evidence that can enable CW-MFC technology to advance to the point of successful implementation.

    Keywords: Constructed wetlands, Microbial Fuel Cell, Wastewater treatment, Electricity generation