فهرست مطالب

نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)
سال بیست و هفتم شماره 1 (پیاپی 103، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/02/11
  • تعداد عناوین: 20
|
  • جهانگیر عابدی کوپایی*، زهرا ایروانی صفحات 1-16

    امروزه، آلودگی آب با مواد نفتی یکی از مشکلات زیست محیطی کشورهای نفت خیز از جمله ایران است. با توجه به اهمیت موضوع، تصفیه آلاینده نفتی بنزن به وسیله زیست جاذب ها در طی سالیان اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بنزن یک ترکیب شیمیایی آلی با فرمول مولکولی C6H6 است که جزیی از نفت خام و یکی از مهم ترین مواد پتروشیمی است. حد مجاز سازمان بهداشت جهانی (WHO) برای بنزن در آب آشامیدنی10 میکروگرم بر لیتر است. در سال های اخیر، مواد زاید کشاورزی به علت هزینه کم، سازگاری با محیط زیست، قابل دسترس بودن به طور طبیعی از میان انواع دیگر جاذب ها که برای درمان فاضلاب به کار گرفته می شوند ترجیح داده می شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی حذف بنزن توسط تکنیک ناپیوسته (پیمانه ای) و پیوسته (ستونی) و پارامترهای موثر بر آن است. در این پژوهش، خاکستر مخروط کاج برای حذف بنزن از محلول های آبی استفاده شد و قابلیت این ماده به عنوان جاذب با تغییرات غلظت اولیه بنزن، مقدار جاذب، زمان تماس، تغییر دما و pH محلول مورد بررسی قرار گرفت. مدل های هم دمای جذب لانگمویر و فروندلیچ بر داده های جذب بنزن برازش داده شد. مدل های سینتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، پخشیدگی درون ذره ای و تابع توانی برای توصیف داده های سینتیک جذب بنزن مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان می دهد جذب بهینه بنزن در 7=pH و جرم بهینه جاذب برابر100 گرم در لیتر (0/1 گرم در 10 میلی لیتر) بدست آمد. زمان تعادل 10 دقیقه و حداکثر ظرفیت جذب 366 میلی گرم بر گرم جاذب در غلظت بنزن 2000 میلی گرم بر لیتر به دست آمد. از بین مدل های هم دمای جذب، مدل لانگمویر بهترین برازش را بر داده ها نشان داد. همچنین، در مطالعات سینتیکی، مدل شبه مرتبه دوم بهترین برازش را بر داده های جذب بنزن داشت. برای تکمیل بررسی ها روی جاذب معرفی شده، آزمایش های ستونی با ورود پیوسته محلول بنزن به ستون جاذب، تا زمان رسیدن جاذب به حد اشباع انجام شد. آزمایش های ستونی با قطر 3 سانتی متر، 3 گرم جاذب، غلظت ورودی 1000 میلی گرم در لیتر و دبی 100 میلی لیتر بر ساعت با ورود پیوسته محلول بنزن، نشان دادند که حداکثر ظرفیت جذب ستون برای حذف بنزن، در برابر 295 میلی گرم بر گرم جاذب به دست می آید. با توجه به نتایج به دست آمده در این آزمایش، مشخص شد که خاکستر مخروط کاج قابلیت بالایی در حذف بنزن از محیط های آبی دارا است.

    کلیدواژگان: آلاینده های نفتی، بنزن، محیط آبی، خاکستر مخروط کاج
  • علی شاهبایی کوتنایی*، حسین عساکره صفحات 17-32

    بارش یکی از عناصر اصلی چرخه هیدرواقلیمی کره زمین است که چگونگی تغییرپذیری آن تابع روابط پیچیده و غیرخطی بین سامانه اقلیم و عوامل محیطی است. شناخت این روابط و انجام برنامه ریزی های محیطی بر مبنای آنها در حالت عادی امری دشوار بوده و در نتیجه طبقه بندی داده ها و تقسیم اطلاعات به دسته های متجانس و کوچک می تواند در این زمینه کمک کننده باشد. در پژوهش حاضر تلاش شد تا داده های بارش، ارتفاع ، شیب ، جهت دامنه ها و تراکم ایستگاهی برای 3423 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی ایران در دوره ی 1961-2015 به مدل های فازی (FCM) و شبکه عصبی خودسازمانده (SOM-ANN) وارد و ضمن انجام پهنه بندی بارشی- محیطی، خروجی های دو مدل از لحاظ دقت و کارایی مورد مقایسه قرار گیرد. نتایج حاصل از خروجی مدل ها، شرایط بارشی ایران را در ارتباط با عوامل محیطی به چهار پهنه تقسیم بندی کرده است. همچنین، بررسی شاخص های ارزیابی نشان داد هر دو مدل از دقت بالایی در امر طبقه بندی فراسنج بارش برخوردار هستند؛ با این حال مدل فازی از لحاظ دقت نتایج برتری نسبی به مدل شبکه عصبی دارد.

    کلیدواژگان: شبکه عصبی خودسازمانده، مدل فازی، پهنه بندی، بارش، ایران
  • زینب نظری، مظاهر معین الدینی*، سلمان زارع، رضا رفیعی صفحات 33-44

    با توجه به مشکلات محیط زیستی که فرسایش بادی بر جای می گذارد، تثبیت کانون های گرد و غبار به وسیله ی مالچ ها ضروری می باشد. هدف از پژوهش حاضر، تعیین و مقایسه مالچ های بهینه ویناسی براساس شاخص های مکانیکی برای تثبیت خاک های حساس به فرسایش بادی است. در پژوهش حاضر، ویناس (0، 100، 200 گرم) با باگاس (0، 25، 50 گرم)، خاکستر باگاس (0، 25، 50 گرم)، فیلترکیک (0، 12/5، 25 گرم) و یک لیتر آب (81 تیمار) ترکیب شده است. در ابتدا، تیمارهای در محدوده مناسب شوری و اسیدیته تعیین (35 تیمار) و در گام بعدی، پس از مالچ پاشی بر روی سینی های آزمایشگاهی (100×30 ×2 سانتی متر)، هریک از شاخص های مکانیکی اندازه گیری شده است. مالچ های بهینه براساس پنج شاخص با استفاده از مقایسه میانگین ها (دانکن) تعیین شده است. مقایسه میانگین ها نشان داد که تیمارهای 33، 30، 34، 32 و 19 اختلاف میانگین گروه ها را براساس ضخامت لایه، مقاومت به ضربه، مقاومت فشاری و مقاومت برشی به خوبی نشان می دهد. می توان نتیجه گیری کرد که ویناس (100 و 200 گرم) به همراه 50 گرم باگاس، ضریب درز و ترک را به شدت کاهش می دهد و استفاده از ویناس، باگاس و فیلترکیک بر میزان مقاومت فشاری، مقاومت به ضربه موثر نیستند.

    کلیدواژگان: فرسایش بادی، مناطق خشک، فیلترکیک، باگاس، خاکستر باگاس، ویناس
  • پیوند پاپن، محمد الباجی، خشایار پیغان* صفحات 45-58

    امروزه رشد جمعیت و محدودیت منابع آب و خاک، توجه به عوامل تاثیرگذار بر تولید مواد غذایی از جمله تناسب روش آبیاری با اراضی زراعی را ضروری می نماید. این پژوهش با هدف ارزیابی تناسب اراضی برای روش های آبیاری سطحی، قطره ای و بارانی بر اساس سیستم ارزیابی پارامتریک در منطقه ای به وسعت 2250 هکتار در دشت شهید رجایی خوزستان انجام شد. پس از تجزیه و تحلیل ویژگی های خاک، نقشه های تناسب برای روش های مختلف آبیاری، با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) تهیه شد. نتایج نشان داد برای آبیاری سطحی، 704 هکتار (31/3 درصد) تا حدودی مناسب (S3)، 866 هکتار (38/5 درصد) در حال حاضر نامناسب (N1) و 680 هکتار (30/2 درصد) دایما نامناسب (N2) هستند. برای آبیاری قطره ای، 8 هکتار (0/4 درصد) بسیار مناسب (S1)، 644 هکتار (28/6 درصد) نسبتا مناسب (S2)، 52 هکتار (2/3 درصد) تا حدودی مناسب (S3)، 866 هکتار (38/5 درصد) در حال حاضر نامناسب (N1) و 680 هکتار (30/2 درصد) به عنوان دایما نامناسب (N2) تشخیص داده شدند. برای آبیاری بارانی نیز، 652 هکتار (29 درصد) نسبتا مناسب (S2)، 52 هکتار (2/3 درصد) تا حدودی مناسب (S3)، 866 هکتار (38/5 درصد) در حال حاضر نامناسب (N1) و 680 هکتار (30/2 درصد) دایما نامناسب (N2) ارزیابی شدند. آبیاری بارانی با شاخص قابلیت آبیاری 29/9 تا 60/7، در 2242 هکتار (99/6 درصد) نسبت به سایر روش های آبیاری برتری دارد. آبیاری قطره ای نیز در 8 هکتار (0/4 درصد) مناسب ترین روش تشخیص داده شد. عوامل اصلی محدودکننده در استفاده از هر سه روش آبیاری، شوری، قلیاییت و زهکشی بوده و در آبیاری قطره ای کربنات کلسیم خاک نیز به عوامل محدودکننده افزوده شد.

    کلیدواژگان: آبیاری بارانی، آبیاری سطحی، آبیاری قطره ای، تناسب اراضی، سیستم ارزیابی پارامتریک
  • ثریا یعقوبی، چوقی بایرام کمکی*، محسن حسینعلی زاده، علی نجفی نژاد، حمیدرضا پورقاسمی، مرزبان فرامرزی صفحات 59-81

    تحلیل فراوانی بارش های روزانه و یا دوره بازگشت رخدادهای بارش و سیلاب به دلیل پیچیدگی رفتاری فراوان در مدیریت منابع آب، از اهمیت زیادی برخوردار است. به عبارتی، عدم توجه به آن ممکن است سیل های مخرب را به دنبال داشته باشد. به همین منظور در پژوهش حاضر جهت بررسی و انتخاب مناسب ترین تابع توزیع، با استفاده از داده های هواشناسی و ماهواره CHIRPS در هفت ایستگاه موجود در حوزه آبخیز سد بوستان، سه تابع توزیع پیرسون 3، بتا و گاما مورد مقایسه قرار گرفتند. آنالیز آماری نشان داد که داده های ماهواره ای در برآورد بارش روزانه، به دلیل بالابودن مقدار خطای RMSE، MADو NASH ناکارآمد هستند، به همین دلیل تنها از داده های ایستگاه های هواشناسی برای تعیین بهترین توزیع استفاده شد. برای این منظور زبان برنامه نویسی گوگل ارث انجین و پایتون مورداستفاده قرار گرفت. سپس از تابع توزیع منتخب برای تعیین حداکثر بارش روزانه، احتمال فراوانی در دوره های بازگشت 2، 10، 50، 100 و 200 ساله استفاده شد. نتایج به دست آمده از آزمون نکویی برازش مجموع مربعات خطا، معیارهای ارزیابی آکاییک، بیزین و معیار واگرایی کولبک لیبلر نشان داد که در پنج ایستگاه کلاله، قرناق، پارک ملی گلستان، سد گلستان و گلیداغ تابع پیرسون 3 مناسب ترین تابع توزیعی است. همچنین، در دو ایستگاه دیگر (گنبد و تمر)، تابع بتا به عنوان تابع مناسب تشخیص داده شد، این درحالی است که طبق نتایج به دست آمده توزیع گاما در منطقه مورد مطالعه دارای کارایی مناسبی نیست. پس می توان نتیجه گرفت که بارش های شدید و نامنظم ازنظر زمانی و مکانی می تواند در انتخاب مناسب ترین تابع توزیع آماری در هر ایستگاه موثر باشد. بنابراین، توصیه می شود بارش های حداکثر محتمل و در نتیجه وقوع سیلاب های محتمل در نظر گرفته شوند تا با مدیریتی اصولی و دقیق از خسارات جانی و مالی در مناطق مستعد بخصوص در منطقه مورد مطالعه جلوگیری شود.

    کلیدواژگان: حداکثر بارش روزانه، تحلیل فراوانی، توزیع آماری، داده های هواشناسی و ماهواره ای، حوزه آبخیز سد بوستان
  • سمانه فلاحتی، ابراهیم ادهمی*، حمیدرضا اولیایی صفحات 83-94

    با توجه به اهمیت نیکل و اثرات افزودنی های معمول به خاک در توزیع شکل های نیکل، این پژوهش برای ارزیابی اثر بافت خاک، زیولیت و ورمی کمپوست بر تغییرات شکل های نیکل در طی زمان انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل شامل دو سطح ورمی کمپوست (صفر و 2% وزنی)، سه سطح زیولیت (صفر، 4% وزنی زیولیت فیروزکوه و 4% وزنی زیولیت سمنان) و دو بافت خاک (رسی و لوم شنی) در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد. تیمارها با سطوح 50 و 100 میلی گرم نیکل در کیلوگرم خاک آلوده شدند. در زمان های 20 و 60 روز شکل های نیکل عصاره گیری و اندازه گیری شدند. در خاک های اولیه نیکل کربناتی در خاک لوم شنی بیشتر از خاک رسی بود درحالی که شکل های نیکل همراه با اکسیدهای منگنز- آهن، همراه با ماده آلی و باقیمانده در خاک رسی بیشتر بود. در خاک لوم شنی مقدار بیشتری از نیکل در شکل های تبادلی و کربناتی بازیابی شد درحالی که بازیابی نیکل در شکل های همراه با اکسیدهای منگنز- آهن، آلی و باقیمانده در خاک رسی بیشتر بود. مصرف زیولیت سبب کاهش معنی دار نیکل تبادلی و کربناتی در خاک رسی در روز 60 و سطح 100 نیکل شد. نیکل تبادلی در اثر مصرف ورمی کمپوست در روز 20 در هر دو سطح نیکل کاهش یافت. مصرف ورمی کمپوست سبب کاهش نیکل همراه با اکسیدهای آهن و منگنز در هر دو خاک و زمان مورد مطالعه شد و شکل آلی نیکل در هر دو خاک و سطوح نیکل با کاربرد ورمی کمپوست افزایش یافت. گذشت زمان به صورت کلی سبب کاهش نیکل تبادلی شد ولی اثر زمان بر شکل کربناتی نیکل بستگی به بافت خاک داشت. گذشت زمان اثری بر نیکل همراه با اکسیدهای منگنز- آهن و نیکل باقیمانده نداشت، ولی نیکل همراه با ماده آلی را در خاک رسی افزایش داد.

    کلیدواژگان: خاک های آهکی، زئولیت، عصاره گیری جزء به جزء، فلزات سنگین، ورمی کمپوست
  • علیرضا عمادی*، سینا فاضلی، محمد هوشمند، سروین زمان زاد قویدل، رضا سبحانی صفحات 95-112

    بخش کشاورزی به عنوان یکی از مهم ترین بخش‏های مصرف آب در پایداری سیستم‏های منابع آب کشور تاثیرگذار است. این مطالعه، با هدف تخمین برداشت آب از رودخانه‏ برای مصارف کشاورزی در محدوده مطالعاتی نوبران، واقع در حوضه آبریز دریاچه نمک، انجام شده است. تخمین میزان برداشت آب از رودخانه با استفاده از متغیرهای وابسته به فاکتورهای ریخت شناسی، هیدرولوژیکی، کاربری اراضی و ترکیبی از متغیرهای آن ها که با نمونه‏برداری میدانی جمع‏آوری شده است، انجام گرفت. همچنین، برای تخمین متغیر برداشت آب از رودخانه ‏ها، روش‏های داده کاوی شامل سامانه استنتاجی فازی- عصبی تطبیقی (ANFIS)، روش گروهی مدل سازی داده‏ها (GMDH)، شبکه تابع پایه شعاعی (RBF) و مدل درخت تصمیم رگرسیونی (Rtree) به کار گرفته شد. در این مطالعه، مدل GMDH24 با سناریوی ترکیبی شامل متغیرهای عرض رودخانه، عمق رودخانه، حداقل جریان، حداکثر جریان، متوسط جریان، مساحت کشت شده زراعی و باغی به عنوان بهترین مدل برای برآورد متغیر برداشت آب از رودخانه‏ معرفی شد. مقدار RMSE برای سناریوی ترکیبی مدل GMDH24 به منظور تخمین برداشت آب در محدوده مطالعاتی نوبران 046/0 به دست آمد. نتایج حاکی از این است که عملکرد مدل GMDH24 در برآورد برداشت آب رودخانه‏ها برای مقادیر حداکثر بسیار قابل قبول و امیدوارکننده است. بنابراین، مدل سازی و شناسایی متغیرهای مختلف تاثیرگذار بر میزان بهینه برداشت آب از رودخانه‏ها جهت تامین مصارف کشاورزی باعث دستیابی به اهداف مدیریت یکپارچه منابع آب (IWRM) می شود.

    کلیدواژگان: مدل سازی، منابع آب، ریخت شناسی، هیدرولوژی، کاربری اراضی
  • مهرداد خشوعی*، حمیدرضا صفوی، عباس کاظمی خشوئی صفحات 113-136

    خشکسالی عبارت است از یک دوره ممتد کمبود بارش که منجر به صدمه زدن به انواع مصرف کنندگان آب به ویژه بخش کشاورزی و کاهش عملکرد آنها می شود. پدیده خشکسالی از جمله بلایایی است که آن را باید بدون امکان پیش بینی تلقی کرد. این حادثه با دیگر حوادث طبیعی از قبیل سیل، زلزله، طوفان و غیره بنا به عللی تفاوت دارد. شاخص های مختلفی برای ارزیابی خشکسالی مانند شاخص های SPI، PDSI، SWSI طراحی شده است که براساس یکی از انواع خشکسالی های هواشناسی، هیدرولوژی یا کشاورزی بوده است. هدف از این پژوهش بررسی و ارزیابی یک شاخص یکپارچه و در برگیرنده عوامل اصلی خشکسالی است. شاخص یکپارچه دربرگیرنده عوامل مختلف خشکسالی مانند هواشناسی، هیدرولوژیک، کشاورزی، اجتماعی- اقتصادی و زیست محیطی است. به دلیل خشکسالی های پی درپی در طی دهه های اخیر استان اصفهان به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. در طراحی شاخص یکپارچه از تلفیق لایه های استاتیکی و دینامیکی استفاده شده است. لایه های استاتیکی شامل کاربری زمین، شیب و جنس خاک حوضه است. لایه های دینامیکی شامل بارش، دمای میانگین، آب سطحی دردسترس، آب زیرزمینی دردسترس، کیفیت آب زیرزمینی و سطح زیرکشت است. نتایج نشان می دهد که در سال های آبی 1386 و 1391 بیشترین تنش آبی در استان و در سالهای 1387 و 1390 کمترین تنش و به عبارت دیگر ترسالی در نقاط مختلف استان حاکم بوده است.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری خشکسالی، شاخص یکپارچه، استان اصفهان
  • محمد قربانیان*، عبدالمجید لیاقت، مهدی فصیحی هرندی صفحات 137-158

    بسیاری از مسایل اجتماعی و امنیتی حوضه آبریز زاینده رود پیامد تبدیل دولت به کارگزار انحصاری حکمرانی و شکاف های موجود در ساختار حکمرانی دستوری- کنترلی است. آنچه مشخص است مسیله اصلی در دستیابی به حکمرانی مشارکتی وجود شکاف در روابط ذی مدخلان و فقدان دستور کار منسجم و منعطف در بهبود این روابط است. بنابراین، هدف این پژوهش ارایه راهکارهای بهبود روابط به عنوان نقطه شروع و کلید رمز اصلاح ساختار حکمرانی است. در این راستا ابتدا با استفاده از چارچوب مدیریت و انتقال (MTF) به تجزیه و تحلیل ذی مدخلان و روابط بین آن ها پرداخته شد که نمایانگر تمرکز تنش در روابط کشاورزان اصفهان و وزارت نیرو (شرکت آب منطقه ای اصفهان) است. همچنین، با استفاده از پایگاه داده MTF و ساختار مدل مشارکتی (PMB) مبتنی بر مصاحبه با کنشگران کلیدی، علل، راهکارها، پیامدها و موانع بهبود این روابط در قالب حلقه های علی استخراج شد. درنهایت با تمرکز بر راهکارها، مدل مفهومی بهبود روابط کنشگران ترسیم و راهکارهای ارایه شده از سوی مصاحبه شوندگان شامل برگزاری انتخابات محلی و تشکیل مجلس آب حوضه آبریز زاینده رود، میانجی گری با رویکرد دانش بین رشته ای، کارگروه های مدیریت مشارکتی، تشکیل و تقویت کمیته اقتصادی بهبود معیشت کشاورزان، برگزاری جلسات دولت با کشاورزان و صنایع مورد نقد و بررسی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: حکمرانی آب، مدیریت مشارکتی، چارچوب مدیریت و انتقال، روابط ذی نفعان
  • پوریا محیط اصفهانی، وحید چیت ساز* صفحات 159-174

    روابط منطقه ای قابل اطمینان که بتواند با استفاده از خصوصیات حوضه های آبخیز بزرگی دبی سیلاب ها را به ازای دوره بازگشت های مختلف پیش بینی کند از اهمیت ویژه ای برای مدیریت سیل و طراحی سازه های هیدرولیکی در حوضه های فاقد ایستگاه هیدرومتری برخوردار است. بنابراین، در پژوهش حاضر سعی شد تا با استفاده از مدل های رگرسیونی خطی تعمیم یافته (GLMs) مدل های منطقه ای مناسبی برای برآورد حداکثر دبی های روزانه به ازای دوره بازگشت های 2، 10، 50 و 100 سال برای 62 زیرحوضه از حوضه های کارون بزرگ و کرخه ارایه شود. بر اساس نتایج، حوضه های مورد مطالعه توسط برخی از خصوصیات فیزیوگرافی و اقلیمی به چهار زیرگروه گروه بندی شدند. بطورکلی نتایج نشان داد که به جز زیرمنطقه شماره دو که شامل زیرحوضه های بسیار بزرگ (A≈17300km2) است، در تمامی زیرمناطق تعیین شده فرایند مدل سازی موفق است. به طوری که مقادیر ضرایب تببین اصلاح شده مناسب ترین مدل ها برای حداکثر دبی های 100 ساله در زیرمناطق اول، سوم و چهارم به ترتیب 82/4، 91/3 و 90/6 درصد و درصد نسبی خطای آنها (RRMSE) نیز به ترتیب 9/5، 9/23 و 6/8 درصد برآورد شد. همچنین، نتایج نشان داد که برای سیلاب ها با دوره بازگشت های کوتاه مدت مانند 2 و 10 سال متغیرهایی همچون طول، محیط و مساحت حوضه ها تاثیر زیادی روی حداکثر دبی های روزانه خواهند داشت، درحالی که برای دوره بازگشت های بلندمدت مانند 50 و 100 سال اغلب خصوصیات آبراهه ها و شبکه زهکشی حوضه ها مانند طول آبراهه اصلی، مجموع طول سیستم رودخانه ها و شیب آبراهه اصلی حداکثر دبی های روزانه را تحت تاثیر قرار می دهند. با توجه به پژوهش صورت گرفته می توان اظهار داشت که رفتار حداکثر دبی های روزانه در منطقه مورد مطالعه تا حد زیادی از خصوصیات مختلف اقلیمی و فیزیوگرافی حوضه ها تاثیر می پذیرید و بنابراین، با مدل سازی صحیح آن می توان با دقت به نسبت مناسبی ویژگی های این متغیر را در حوضه های فاقد ایستگاه هیدرومتری برآورد کرد.

    کلیدواژگان: سیلاب، حوضه آبخیز، مدل سازی، روابط غیرخطی، روابط تجربی سیل
  • هادی سیاسر*، امیر سالاری صفحات 175-188

    دسترسی به داده های بارشی وسیع با دقت مناسب، می تواند نقش موثری در برنامه ریزی های آبیاری و مدیریت منابع آبی ایفا نماید. تصاویر ماهواره ای با تولید داده های زیاد، وسیع، ارزان و به روز به عنوان راهکاری عملی جهت تخمین بارش مطرح است. بدین منظور، در این پژوهش با استفاده از سامانه گوگل ارث انجین و محصولات بارش حاصل از تصاویر ماهواره ای مدل PERSIANN و CHIRPS در بازه های زمانی روزانه، ماهانه و سالانه به ارزیابی و صحت سنجی مقدار بارش ایستگاه بندرعباس طی دوره آماری 2020- 1983 پرداخته شد. نتایج نشان داد که برآورد بارش توسط ماهواره های PERSIANN و CHIRPS در مقیاس ماهانه و سالانه از دقت بیشتر نسبت به مقیاس روزانه برخوردار بوده و در مقیاس های ماهانه و سالانه، بیشترین ضریب همبستگی و کمترین مقدار RMSE متعلق به الگوریتم PERSIANN است. مقدار ضریب همبستگی الگوریتم PERSIANN در مقیاس های روزانه و ماهانه و سالانه به ترتیب برابر با 0/32 ، 0/83 و 0/94 و ضریب همبستگی الگوریتم CHIRPS در مقیاس های روزانه و ماهانه و سالانه به ترتیب برابر با 0/24، 0/71 و 0/90 بهدست آمد. مقدار ضریب تبیین R2  الگوریتم های PERSIANN و Chrips در مقیاس ماهانه به ترتیب برابر با 0/89 و 0/70 و در مقیاس سالانه به ترتیب برابر با 0/88 و 0/80 به دست آمد. نتیجه گیری کلی این بود که دقت هر دو الگوریتم در تعیین الگوی مکانی بارندگی در مقیاس ماهانه و سالانه مناسب بوده و الگوریتم PERSIANN از دقت بالاتری در مقیاس زمانی ماهانه برخوردار است.

    کلیدواژگان: الگوی بارش، تصاویر ماهواره، گوگل ارث، ماهواره های PERSIANNوCHIRPS
  • فاطمه مومنی، علی اشرف امیری نژاد* صفحات 189-201

    درکشاورزی دقیق، سیستم رتبه بندی قابلیت تولید یک ابزار مهم در ارزیابی کمی کیفیت خاک است. به منظور ارزیابی تغییرات مکانی شاخص های کیفیت فیزیکی خاک یک مزرعه کلزا (Brassica napus)، مطالعه ای در دشت بیلوار کرمانشاه انجام شد. تغییرپذیری مکانی ویژگی های خاک در یک شبکه منظم (ابعاد 100 ×100 متر) با استفاده از تکنیک های زمین آمار و نرم افزار ArcGIS انجام شد. پنج پارامتر مهم فیزیکی خاک شامل جرم مخصوص ظاهری (BD)، تخلخل غیرمویینگی (NCP)، هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks)، رطوبت قابل دسترس (AWC) و کربن آلی (OC) خاک تعیین شدند. شاخص رتبه بندی فیزیکی (PRI) در هر نقطه نمونه برداری نیز با حاصل ضرب ارزش پنج پارامتر مورد بررسی تعیین گردید. نتایج نشان داد که دامنه تاثیر نیم تغییرنما (سمی واریوگرام) برای پارامترهای Ks و AWC بین 137 تا 145 متر و برای پارامترهای پارامترهای OM، BD و NCP به نسبت بلند (161 تا 205 متر) بودند. ساختار مکانی رس و تخلخل غیرمویینگی متوسط (به ترتیب برابر با 0/68 و 0/28) و بقیه پارامترها ضعیف به دست آمد. همچنین، همبستگی بین PRI و عملکرد بیولوژیکی کلزا به نسبت خوب بود (68/0=R2). بررسی نقشه های پهنه بندی ویژگی های فیزیکی خاک بیانگر افزایش BD و کاهش پارامترهای AWC و NCP، به تناسب تغییر بافت خاک و میزان ماده آلی در بعضی نقاط مزرعه بود. بطور کلی، شاخص PRI یک ابزار مهم در ارزیابی کمی شرایط فیزیکی خاک است که با توجه به آن و بر اساس نقشه های پهنه بندی، می توان در راستای بهبود کیفیت فیزیکی خاک در مزارع کشاورزی اقدام کرد.

    کلیدواژگان: زمین آمار، شاخص رتبه بندی فیزیکی، عملکرد بیولوژیکی، کلزا
  • مرضیه بادزن چین، محمد بهرامی یاراحمدی*، محمود شفاعی بجستان صفحات 203-215

    تشکیل شکل بستر در رودخانه های آبرفتی در اثر انتقال رسوب بر پارامترهای هیدرولیکی جریان مانند تنش برشی بستر تاثیر قابل توجهی دارد. از طرف دیگر تشکیل شکل بستر و هندسه آن به تنش برشی بستر وابسته است. بنابراین، ارتباط بین شکل بستر و پارامترهای جریان مانند تنش برشی بستر پیچیده است. بنابراین، در این پژوهش به بررسی اثر شکل بستر تلماسه با ارتفاع های مختلف بر تنش برشی بستر پرداخته شده است. برای این منظور از تلماسه های مصنوعی ساخته شده توسط ملات ماسه سیمان به طول موج 25 سانتی متر و ارتفاع های یک، دو، سه و چهار سانتی متر استفاده شد. در آزمایش های این پژوهش از دبی های 10، 15، 20، 25 و 30 لیتر بر ثانیه و شیب های بستر 0/0001، 0/0005، 0/001 و 0/0015 استفاده شد. نتایج نشان داد که تنش برشی در بسترهای پوشیده از تلماسه رابطه مستقیمی با استغراق نسبی و پارامتر Δ/λ دارد. تشکیل شکل بستر تلماسه و افزایش ارتفاع آن منجر به ازدیاد تنش برشی بستر می شود. تنش برشی در بستر پوشیده از تلماسه با ارتفاع های یک، دو، سه و چهار سانتی متر بطور متوسط به ترتیب 39، 80، 141 و 146 درصد بیش از تنش برشی در بستر صاف بود. علاوه بر این، تنش برشی ناشی از شکل بستر برای بسترهای پوشیده از تلماسه های به ارتفاع یک، دو، سه و چهار سانتی متر، به طور متوسط به ترتیب 27/37، 43، 57/11 و 58/74 درصد از تنش برشی کل را شامل شد.

    کلیدواژگان: انتقال رسوب، بار بستر، شکل بستر، تلماسه، تنش برشی
  • رقیه موسوی، میرحسن رسولی صدقیانی*، ابراهیم سپهر، محسن برین صفحات 217-230

    مطالعه همدماهای جذب سطحی، از جمله روش های ارزیابی فراهمی فسفر در خاک است که می تواند اطلاعات مفیدی در ارتباط با توانایی هر خاک در جذب فسفر و عوامل موثر بر آن ها ارایه کند. در این پژوهش برای بررسی تاثیر بیوچار تولید شده از پیرولیز در دمای 350 درجه سانتی گراد و غنی شده با انواع ترکیبات، بر رفتار جذب سطحی فسفر یک آزمایش به صورت دسته ای با غلظت های فسفر (0 تا 35 میلی گرم در لیتر) در دو خاک با قابلیت هدایت الکتریکی متفاوت (S2=15dS m-1 و 2= S1) با انواع تیمارهای بیوچاری شامل بیوچار ساده بقایای هرس سیب- انگور (BC)، مخلوط بیوچار با خاک فسفات (BC-RP)، بیوچار غنی شده با اسید فسفریک و خاک فسفات (BC-H3PO4-RP)، بیوچار غنی شده با اسید کلریدریک و خاک فسفات (BC-HCl-RP)، سوپرفسفات تریپل (TSP) و شاهد (Cont) انجام شد. بر اساس نتایج، تیمارهای بیوچار در کاهش جذب سطحی فسفر در هر دو خاک موثر بودند؛ به طوری که در اثر تیمار انواع بیوچار غنی شده BC- H3PO4-RP و BC-HCl-RP حداکثر جذب فسفر خاک S1 (خاک غیر شور) به ترتیب 14 و 23 درصد و خاک S2 (خاک شور) به ترتیب 26 و 19 درصد کاهش یافت. همچنین، مصرف این تیمارها پارامترهای شدت جذب لانگمویر (KL) خاک S1 را به ترتیب به 0/085 و 0/066 و خاک S2 به ترتیب به 0/11و 0/15 لیتر بر میلی گرم، ظرفیت جذب فروندلیچ (KF) خاک S1 به ترتیب به 19/2 و 22/5 و خاک S2 به 28/2 و 28/1 لیتر بر کیلوگرم کاهش دادند. در این پژوهش، بیوچارهای غنی شده با بلوکه کردن مکان های تثبیت فسفر و افزایش فراهمی فسفر، نیاز استاندارد فسفر محاسبه شده هر دو خاک را بطور معنی دار کاهش داد. بنابراین، غنی سازی بیوچار می تواند به عنوان راهکار موثری در افزایش قابلیت فراهمی فسفر و کاهش نیاز به مصرف کود در شرایط شور و غیر شور مطرح باشد که از این رو نیاز به پژوهش های گسترده تر آزمایشگاهی و مزرعه ای است.

    کلیدواژگان: غنی سازی بیوچار، کمبود فسفر، کشاورزی در خاک های شور
  • مژگان احمدی، هادی رمضانی اعتدالی*، عباس کاویانی، علیرضا توکلی صفحات 231-244

    مطالعه اثرهای خشکسالی در نواحی کوهستانی به دلیل پراکنش نامناسب ایستگاه، نبود داده های طولانی مدت و نواحی فاقد آمار، با مشکلاتی مواجه است. از این رو، هدف اصلی این پژوهش، بررسی شاخص های خشکسالی استان کردستان با استفاده از داده های ماهواره ای TRMM و پایگاه ECMWF و همچنین ارزیابی دقت آنها در مقابل داده های ایستگاه های زمینی استان کردستان است. برای رسیدن به این منظور، ابتدا داده های بارش ECMWF برای بازه 2020-2000 و بارش TRMM برای بازه 2019-2000 دریافت و با استفاده از آماره های RMSE، MBE و ضریب همبستگی ارزیابی شد. نتایج ارزیابی ضریب همبستگی اسپیرمن نشان داد که بین داده های بارش ماهواره TRMM و پایگاه ECMWF با ایستگاه های زمینی رابطه معناداری در سطح 5% وجود دارد و مقدار این ضریب بین 95/0-85/0 بود. مقدار آمارهRMSE  بین 32/19-11/22 به دست آمد. با توجه به نتایج می توان اذعان کرد که بارش ماهواره TRMM و پایگاه ECMWF در مقیاس زمانی ماهانه از دقت مناسبی در سطح استان کردستان برخوردار است به همین جهت از این دو منبع برای برررسی وضعیت شاخص های خشکسالی استفاده شد. شاخص های خشکسالی SPI، SPEI و ZSI در دوره های مختلف ماهانه (48-1)، PNI در دوره های مختلف ماهانه، فصلی و سالانه در استان کردستان (ایستگاه های سقز، قروه، بیجار، سنندج) محاسبه شد. نتایج ارزیابی ضریب همبستگی اسپیرمن نشان داد که بین شاخص PNI، ZSI،SPI و SPEI داده های پایگاه ECMWF با ایستگاه های زمینی رابطه معناداری در سطح 5% وجود دارد. نتایج ارزیابی شاخص SPI نشان داد کمترین مقدار آماره RMSE برای ماهواره TRMM در ایستگاه سقز و دوره سه ماهه برابر 0/45 و برای پایگاه ECMWF در ایستگاه سنندج و دوره 24 ماهه برابر 0/35 بود.

    کلیدواژگان: شاخص های خشکسالی، TRMM، ECMWF، استان کردستان
  • شاهرخ شاهمنصوری، محمدرضا مصدقی*، حسین شریعتمداری صفحات 245-260

    از آنجا که افزایش سریع جمعیت، چالش های بی سابقه ای را برای تولید منابع غذایی مناسب و اقتصادی ایجاد می کند، سیستم های تولید گلخانه ای کشت بدون خاک مورد توجه قرار گرفته است. اجزای بسترهای رشد مورد استفاده در باغبانی اغلب بر اساس ویژگی های فیزیکی و شیمیایی و به ویژه توانایی آن ها برای تامین کافی آب و اکسیژن برای ریشه ها انتخاب می شوند. این پژوهش برای بررسی امکان استفاده از برخی از بقایای کشاورزی (خاک اره و کاه گندم) و سه نوع پشم سنگ (خام، حلاجی شده و حلاجی- سرند شده) به عنوان جایگزینی برای بسترهای رشد تجاری رایج و گران مانند کوکوپیت و پیت انجام شد. ویژگی های هیدرولیکی، تهویه ای و شیمیایی متعددی شامل آب به آسانی قابل دسترس (EAW)، هوا پس از آبیاری (AIR)، گنجایش نگهداشت آب (WHC)، گنجایش بافری آب (WBC)، مقدار رطوبت اشباع (θs)، چگالی ظاهری (BD)، تخلخل کل (TP)، زمان نفوذ قطره آب (WDPT)، pH و رسانایی الکتریکی (EC) در بسترهای مورد بررسی اندازه گیری و امتیازدهی شدند. پشم سنگ خام ذرات درشت تری نسبت به پشم سنگ های حلاجی شده داشت که سبب شد آب خود را سریع تر از دست بدهد. فرآوری پشم سنگ خام سبب کاهش مقدار رطوبت اشباع و هدایت هیدرولیکی اشباع به دلیل کاهش اندازه ذرات شد. چهار بستر مورد بررسی خیلی خوب و یک بستر خوب ارزیابی شدند. بیشترین و کمترین امتیاز به ترتیب برای دو بستر خاک اره (34) و پشم سنگ حلاجی شده (30) به دست آمد. بسترهای رشد مورد بررسی با مقادیر زیاد TP، EAW و WHC و مقادیر کم BD ، EC و  WDPT در کشت های گلخانه ای به صورت منفرد یا در ترکیب با سایر بسترهای رایج دیگر قابل استفاده خواهند بود.

    کلیدواژگان: پشم سنگ خام، خاک اره، کاه گندم، آب به آسانی قابل دسترس، هوا پس از آبیاری، زمان نفوذ قطره آب
  • مهرنوش دهقانیان*، سید حسن طباطبایی، حسین شیرانی، فرزانه نیکوخواه صفحات 261-273

    در کشاورزی پایدار برای بهره وری بیشتر از کودهای گاوی که منبع غنی از باکتری بیماری زای ایکولای (E-Coli) است، استفاده می شود. هدف از این پژوهش بررسی اثر همزمان دانه بندی کودگاوی و شوری آب آبیاری، بر نگهداشت باکتری ایکولای در اعماق ستون شن به ارتفاع 10سانتی متر تحت جریان اشباع است. برای این منظور چهار دانه بندی مختلف از کود گاوی (2-1، 1- 0/5، 0/5- 0/25 و کوچکتر از 0/25> میلی متر) به سطح ستون شن به مقیاس 30 تن در هکتار اضافه شد، سپس آبشویی با شوری های مختلف (0، 0/5، 2/5، 5 و 10 دسی زیمنس بر متر) تا 10 حجم منفذی انجام گرفت، سپس از اعماق 0، 3، 6 و 12 سانتی متری عمق خاک نمونه برداری شد. تعداد باکتری های موجود در هر نمونه با روش شمارش زنده مشخص شد. نتایج نشان داد اثر تمام منابع تغییر و همچنین اثرات متقابل آنها بر نگهداشت باکتری در خاک در سطح 5 درصد معنی دار بود. شوری بر نگهداشت باکتری اثر منفی داشت، به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار غلظت نسبی باکتری (حاصل تقسیم تعداد باکتری در هر عمق خاک به تعداد اولیه باکتری در تیمار کود مورد نظر) در تیمارهای شوری 0 و 10 دسی زیمنس بر متر بود. همچنین، با کم شدن اندازه ذرات کود گاوی، به دلیل افزایش آبگریزی و مسدودسازی منافذ ترجیحی، نگهداشت باکتری در تمامی اعماق مورد بررسی خاک کاهش یافت. به ترتیب بیشترین و کمترین نگهداشت باکتری در خاک در بزرگترین تیمار دانه بندی (2-1 میلی متر) و کوچکترین دانه بندی (کمتر از 0/25 میلی متر) بود. به علاوه بیشترین غلظت نسبی باکتری در خاک مربوط به عمق 3-0 سانتی متری بود و در سایر اعماق اختلاف معنی داری دیده نمی شد.

    کلیدواژگان: آبگریزی، باکتری ایکولای E-Coli، دانه بندی کود گاوی، منحنی نگهداشت باکتری در خاک
  • فاطمه مسکینی ویشکایی*، آرش تافته، محی الدین گوشه صفحات 275-286

    شوری و کم آبی از عوامل محدودکننده تولید کشاورزی پایدار هستند. کشت گیاهان مقاوم به تنش های محیطی، یکی از عوامل کلیدی مدیریتی برای تولید پایدار است. هدف از این پژوهش تعیین نیاز آبی و ضرایب پاسخ به تنش کم آبی (Ky) در مراحل مختلف رشد گیاه در اقلیم استان خوزستان است. این مطالعه در سال زراعی 1398 بر روی گیاه کینوا رقم تی تی کاکا در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 13 تیمار و سه تکرار در شهرستان اهواز اجرا شد. تیمارها شامل آبیاری کامل و اعمال سه سطح تنش کم آبی (30، 50 و 70 درصد تخلیه مجاز رطوبتی خاک) در چهار مرحله مختلف رشد گیاه اعمال شدند. طول دوره رشد اولیه، توسعه، میانی و پایانی کینوا به ترتیب برابر با 24، 28، 32 و 18 روز تعیین شد (کل دوره رشد= 102 روز). بیشترین عملکرد دانه کینوا در تیمار آبیاری کامل (3700 کیلوگرم در هکتار) با نیاز آبی 312 میلی متر بود. ضریب پاسخ گیاه به تنش کم آبی در مراحل اولیه، توسعه، میانی و پایانی به ترتیب برابر با 0/8، 0/65، 0/74 و 0/47 تعیین شد. با وجود اینکه کینوا گیاهی متحمل به خشکی است اما باید توجه کرد که اعمال تنش کم آبی در دو مرحله اولیه و میانی (مراحل حساس به تنش کم آبی گیاه کینوا)، موجب کاهش معنی دار عملکرد کینوا خواهد شد که در برنامه ریزی کم آبیاری این گیاه باید مدنظر قرار گیرد.

    کلیدواژگان: تنش خشکی، کشاورزی پایدار، کم آبیاری
  • فریبا اسماعیلی، مهدی وفاخواه*، وحید موسوی صفحات 287-301

    مدل های رقومی ارتفاع (DEM) یکی از مهم ترین داده های مورد نیاز در مدل ‍ سازی حوزه آبخیز با مدل های هیدرولوژیکی است که دقت مکانی آن تاثیر بسزایی در صحت شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی دارد. در پژوهش حاضر اثر دقت مکانی پنج DEM شامل نقشه توپوگرافی (TOPO) با مقیاس 1:25000، SRTM، ASTER، ALOS PALSAR و GTOPO به ترتیب با دقت های مکانی 10، 12/5، 30، 90 و 1000 متر بر تخمین پارامترهای مدل های ژیومورفولوژیک و ژیومورفوکلیماتیک در حوزه آبخیز امامه ارزیابی شده است. برای این منظور از 34 رویداد سیلاب منفرد طی سال های 1349 تا 1394 استفاده شد. نتایج نشان داد که در روش ژیومورفولوژیک استفاده از مدل رقومی ارتفاع TOPO و ALOS PALSAR بهترین نتایج را به ترتیب با ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) 1/7 و 1/8 مترمکعب بر ثانیه و مقدار نمایه نش- ساتکلیف 0/4 و 0/3 ارایه نمودند. درحالی که مدل رقومی ارتفاع GTOPO کمترین کارایی را با 8/2RMSE مترمکعب بر ثانیه و نمایه نش- ساتکلیف 2- داشت. به طور مشابه در روش ژیومورفوکلیماتیک کمترین و بیشترین RMSE به ترتیب 3/8 و 18 متر مکعب بر ثانیه متعلق به مدل های رقومی ارتفاع TOPO و GTOPO با مقدار نمایه نش- ساتکلیف 0/2 و 6- است. به طور کلی روش ژیومورفولوژیک نسبت به روش ژیومورفوکلیماتیک در تمام مدل های رقومی ارتفاع نتایج مطلوب تری را داشت.

    کلیدواژگان: قدرت تفکیک مکانی، دبی اوج، زمان تا اوج، مقیاس، هیدروگراف واحد لحظه ای
  • راضی خلف، علی محمد آخوندعلی*، سعید سلطانی، کورش رضازاده صفحات 303-320

    به دلیل توسعه برداشت ها از منابع آب سطحی، جریان ثبت شده در اغلب ایستگا ه های آب سنجی دارای رژیم طبیعی نبوده و متاثر از فعالیت های انسانی است. بنابراین، طبیعی سازی رژیم آبدهی رودخانه ها و حذف اثر فعالیت های انسانی جهت برنامه ریزی و مدیریت جامع منابع آب امری اجتناب ناپذیر است. پژوهشگران روش های مختلفی جهت طبیعی سازی جریان معرفی کرده اند که عمدتا بر پایه بیلان حجمی استوار هستند. این روش ها به مقادیر جریان های ثبت شده در نقاط برداشت و برگشت آب بسیار وابسته بوده و عدم قطعیت در جریان های ثبت شده، دقت این روش ها را تعیین می کند. در این پژوهش ضمن معرفی اجمالی روش های مرسوم و بررسی نقاط ضعف آنها، روشی نوین و ابتکاری مبتنی بر اطلاعات در دسترس جهت طبیعی سازی جریان رودخانه ها ارایه شد. روش طبیعی سازی پیشنهادی بر مبنای روش مصرف خالص طرح ریزی شده است. در این فرایند، مقدار انواع نیازهای آبی و مصرف خالص آنها در حوضه بالادست ایستگاه های آب سنجی به صورت جزء به جزء و در هر ماه به صورت سری درازمدت برآورد و سپس با تجمیع آنها به آبدهی مشاهداتی در ایستگاه های آب سنجی مبنا، مقدار آبدهی طبیعی حوضه تعیین می شود. صحت سنجی و اعتبارسنجی نتایج حاصل از این روش از طریق مقایسه آبدهی مشاهداتی و محاسباتی در ایستگاه های مبنا انجام می شود. به منظور عملیاتی کردن این روش، در زیرحوضه های تیره و ماربره درحوضه دز و زیرحوضه های سولگان و بهشت آباد در حوضه کارون این روش مورد استفاده و پیاده سازی شد. نتایج نشان داد تاثیر فعالیت های انسانی در کاهش متوسط آبدهی درازمدت خروجی در حوضه تیره 23/2، در حوضه ماربره 28/7، در حوضه آب ونک 26 و در حوضه بهشت آباد 9/5 درصد است. صحت سنجی و اعتبارسنجی نتایج حاصل از این روش نیز حاکی از تطابق و انطباق خوب داده های مشاهداتی و برآوردی در نقاط کنترل است. در این پژوهش با ارایه یک روش کاربردی بر اساس اطلاعات در دسترس در کشور، آبدهی طبیعی بدست می آید. روش پیشنهادی در مراحل مقدماتی بوده و به منظور تدقیق و فراگیر شدن آن بایستی در پژوهش های آتی اندرکنش آب سطحی و زیرزمینی و همچنین از تکنولوژی های نوین مانند سنجش از دور در آن استفاده شود.

    کلیدواژگان: آبدهی طبیعی، بیلان، مصارف آب، کارون
|
  • J. Abedi Koupaei*, Z. Iravani Pages 1-16

    Water pollution with petroleum products is one of the serious environmental problems in Iran. According to the importance of this issue, refining benzene by bio-absorbent has attracted much attention in recent years. The maximum permissible limit assigned by World Health Organization (WHO) for benzene in drinking water is 0.001 mg/L. In recent years, attempts made to develop inexpensive adsorbents utilizing abundant natural materials. Agricultural waste materials often employed as adsorbent may have potential marketing preference for wastewater treatment among other adsorbent types due to the low cost, environmentally friendly, naturally accessible, and efficiency. The objective of this study was to investigate the removal of benzene by batch and continuous techniques. In this study, the ash cone pine (APC) was used for the removal of benzene from aqueous solutions and its ability as an adsorbent, while the variable initial concentration of benzene, the amount of adsorbent, contact time, temperature, and pollutant's solution pH were investigated. Langmuirand and Freundlich Isotherm models were fitted to benzene adsorption equilibrium data. Kinetic models including pseudo-first order, pseudo-second order, intra-particle diffusion, and power function were used to describe kinetic data of benzene adsorption. The results showed that optimum benzene adsorption was observed at pH=7, and the optimum amount of adsorbent was 0.1 g. The observed equilibrium time was 10 minutes. The equilibrium adsorption capacities were 366 mg/g at 2000 mg/L initial benzene concentration. Linear and non-linear isotherm studies showed that equilibrium data better fitted the Langmuir isotherm model. Kinetic studies showed better applicability of the pseudo-second-order kinetics model. Column adsorption experiments were performed to check the absorbent performance during continuously injecting benzene solution into the adsorbent column until the adsorbent has been saturated to complete the studies on the introduced adsorbent. The results for columns with continuous inflow indicated that the maximum capacity of adsorption of benzene for the adsorbent column with a diameter of 3cm, and input concentration of 1000 mg/L, and an input rate of 100 mL/h for ash cone pine (APC) was 295 mg/g. The results of this experiment showed that APC has a high capability for the removal of benzene from aqueous solutions.

    Keywords: Oil pollutants, Benzene, Aqueous solution, Ash pine cone
  • A. Shahbaee Kotenaee*, H. Asakereh Pages 17-32

    Precipitation is one of the main elements of the Earth's hydro-climatic cycle and its variability depends on the complex and non-linear relationships between the climate system and environmental factors. Understanding these relationships and doing environmental planning based on them is difficult. Therefore, classifying data and dividing information into homogeneous and small categories can be helpful in this regard. In the present study, an attempt was made to prepare precipitation, altitude, slope, slope direction, and station density data for 3423 synoptic, climatological, and gauge stations in Iran in the 1961-2015 years’ period. These data were entered into fuzzy (FCM), self-organizing map neural network (SOM-ANN) models and precipitation-spatial zoning. The outputs of the two models were compared in terms of accuracy and efficiency. The results obtained from the output of the models have divided the rainfall conditions of Iran into four zones concerning environmental factors. Evaluations also showed that both models had high accuracy in classifying precipitation parameters; However, the fuzzy model has a relative advantage over the neural network model in the accuracy of results.

    Keywords: Self-organizing map neural network, Fuzzy model, Zoning, Precipitation, Iran
  • Z. Nazari, M. Moeinaddini*, S. Zare, R. Rafiee Pages 33-44

    Due to the environmental problems caused by wind erosion, it is necessary to stabilize the dust centers with mulches. The objective of the present study was to determine and compare the optimum vinasse mulches based on mechanical indicators for sensitive soil stabilization to wind erosion. In this research, vinasse (0, 100, 200 g) is combined with bagasse (0, 25, 50 g), ash bagasse (0, 25, 50 g), filtercake (0, 12.5, 25 g), and one-liter water (81 treatments). At first, the treatments were determined in the appropriate range of salinity and acidity (35 treatments) and in the next step, the mechanical indicators have been measured after mulching on laboratory trays (2×30×100 cm). Optimum mulches have been determined based on five indicators by mean comparison (Duncan). The mean comparison showed that treatments 33, 30, 34, 32, and 19 show the mean difference between the groups based on layer thickness, impact resistance, compressive strength, and shear strength properly. It can be concluded that vinasse (100 and 200 g) with 50 g bagasse reduces the crack coefficient greatly, and the application of vinasse, bagasse, and filtercake does not affect the compressive strength and impact resistance.

    Keywords: Wind erosion, Arid areas, Filtercake, bagasse, Bagasse ash, Vinasse
  • P. Papan, M. Albaji, Kh. Peyghan* Pages 45-58

    Population growth and limited water and soil resources make it necessary to pay attention to the factors affecting food production, including the suitability of irrigation methods with agricultural lands. The objective of this study was to assess land suitability for surface, drip, and sprinkler irrigation methods based on a parametric evaluation system in an area of 250 hectares in the Shahid Rajaei plain of Khuzestan. Soil properties were analyzed, then suitability maps for different irrigation methods were prepared using a geographic information system (GIS). The results showed that for surface irrigation, 704 ha (31.3%) was marginally suitable (S3), 866 ha (38.5%) was currently not suitable (N1), and 680 ha (30.2%) was permanently not suitable (N2). For drip irrigation, 8 hectares (0.4%) are highly suitable (S1), 644 hectares (28.6%) are moderately suitable (S2), 52 hectares (2.3%) are marginally suitable (S3), 866 hectares (38.5%) were currently not suitable (N1), and 680 hectares (30.2%) were permanently not suitable (N2). For sprinkler irrigation, 652 hectares (29%) are moderately suitable (S2), 52 hectares (2.3%) are marginally suitable (S3), 866 hectares (38.5%) are currently not suitable (N1), and 680 hectares (30.2%) were permanently not suitable (N2). According to the results, sprinkler irrigation with an irrigation capability index of 29.9 to 60.7 in 2242 hectares (99.6%) is preferable to other irrigation methods. Drip irrigation in 8 hectares (0.4%) was found to be the most suitable method. The main limiting factors in using all three irrigation methods included salinity, alkalinity, and drainage. Also, soil calcium carbonate was added to the limiting factors in drip irrigation.

    Keywords: Sprinkler irrigation, Surface irrigation, Drip irrigation, Land suitability, Parametric evaluation system
  • S. Yaghobi, Ch.B. Komaki*, M. Hosseinalizadeh, A. Najafinejad, H.R. Pourghasemi, M. Faramarzi Pages 59-81

    Frequency analysis of daily rainfall or return period of rainfall and flooding events is very important considering the behavioral complexity in water resources management; because ignoring it can lead to urban destructive floods. In the present research, three distribution functions of Pearson, Beta, and Gamma were compared to investigate and select the most appropriate distribution function for the precipitation data acquired from meteorology stations and CHIRPS satellite in seven stations in the watershed of Bustan Dam. Statistical analyses showed that satellite data were ineffective to estimate daily precipitation due to high errors in RMSE, MAD, and NASH. Meteorological data were used to spot the best distribution. Google Earth Engine and Python programming language were used. Then, the selected distribution function was used to determine the maximum daily rainfall, frequency probability, and return period of 2, 10, 50, 100, and 200 years. The results of the goodness of fit test, Error Sum of Squares, Bayesian Information Criterion, Akaike Information Criteria well as Kullback-Leibler Divergence showed that in five stations of Kalaleh, Qarnaq, Golestan National Park, Golestan Dam, and Glidagh, the Pearson function is the most suitable distribution function. Also, in the other two stations (Gonbad and Tamar), the Beta function was recognized as a suitable function. However, Gamma distribution in the study area is not efficient. So, it can be concluded that heavy and irregular rainfall can be effective in choosing the best distribution function at each station. Therefore, it is recommended to consider the maximum possible rainfall and as a result of the possible occurrence of floods with principled and accurate management to prevent human and financial losses in susceptible areas, especially in the study area.

    Keywords: Maximum daily rainfall, Frequency analysis, Statistical distribution, Meteorological, satellite data, Bostan watershed
  • S. Falahati, E. Adhami*, H. Owliaie Pages 83-94

    Due to the importance of nickel (Ni), and the effect of common soil additives on Ni fractions distribution, the present study was conducted to evaluate the effect of zeolite and vermicompost on nickel fractions over time. The experimental design consisted of a factorial combination of two levels of vermicompost (zero and 2% by weight), three levels of zeolite (zero, 4% by weight of Firoozkooh zeolite, and 4% by weight of Semnan zeolite), and two soil texture (clay and sandy loam) in a completely randomized design in triplicates. Treatments were contaminated with 50 and 100 mg nickel/kg soil. Ni fractions were extracted and measured at 20 and 60 days. The results showed that in initial soils, Car-Ni in sandy loam soil was higher than in clay soil, while the content of Fe, Mn- Ox Ni, OM-Ni, and Res-Ni in the clay soil was higher. In sandy loam soil, more nickel was recovered in Exch- and Car-fractions, while nickel recovery was higher in Mn, Fe-Ox Ni, OM-Ni, and Res-Ni in the clay texture. Zeolite addition caused a significant decrease of Exch- and Car-Ni in the clay soil on 60d and 100 mg/kg Ni level. Exch-Ni was reduced due to vermicompost application. Vermicompost application caused the decrease in Fe, Mn Ox-Ni in both studied soils and times, and OM-Ni increased by vermicompost application. Aging generally reduces the Exch-Ni but changes in Car-Ni over time depending on the soil texture. Aging did not affect Mn, Fe-Ox Ni, and Res-Ni, while OM-Ni increased over time in clay soil.

    Keywords: Calcareous soils, Zeolite, Sequential extraction, Heavy metals, Vermicompost
  • A.R. Emadi*, S. Fazeli, M. Hooshmand, S. Zamanzad-Ghavidel, R. Sobhani Pages 95-112

    The agricultural sector as one of the most important sectors of water consumption has great importance for the sustainability of the country's water resources systems. The objective of this study was to estimate the river water abstraction (RWA) for agricultural consumption in the study area of Nobaran in the Namak Lake basin. The RWA was estimated using variables related to morphological, hydrological, and land use factors, as well as a combination of their variables collected through field sampling. Data mining methods such as adaptive-network-based fuzzy inference systems (ANFIS), group method of data handling (GMDH), radial basis function (RBF), and regression trees (Rtree) were also used to estimate the RWA variables. In the current study, the GMDH24 model with a combined scenario including the variables of river width, river depth, minimum flow, maximum flow, average flow, crop, and the garden cultivated area was adopted as the best model to estimate the RWA variable. The RMSE value for the combined scenario of the GMDH24 model was found to be 0.046 for estimating RWA in the Nobaran study area. The results showed that the performance of the GMDH24 model for estimating RWA for maximum values is very acceptable and promising. Therefore, modeling and identifying various variables that affect the optimal RWA rate for agricultural purposes fulfills the objectives of integrated water resources management (IWRM).

    Keywords: Modeling, Water resources, Morphology, Hydrology, Land-use
  • M. Khoshoei*, H.R. Safavi, Abbas Kazemi Pages 113-136

    Drought is a continuous period of lack of rainfall that leads to damage to a variety of water consumers, especially in the agricultural sector and reduces their yield. Drought is considered one of the unpredictable disasters. Drought is different from other natural disasters such as floods, earthquakes, storms, etc. Based on the type of meteorological, hydrological, or agricultural droughts, various indices are designed to assess droughts such as SPI, PDSI, and SWSI. The objective of this study is to evaluate an integrated index that includes the main causes of drought. The integrated index includes various drought factors such as meteorological, hydrological, agricultural, socio-economic, and environmental. Isfahan province has been selected as a case study due to successive droughts in recent decades. A combination of static and dynamic layers has been used for designing the integrated index. Static layers include land use, slope, and soil type of the basin. Dynamic layers include precipitation, average temperature, available surface water, available groundwater, groundwater quality, and cultivated area. The results showed that the highest water stress occurred in the 1386 and 1391 years in the province and the lowest water stress and wet season in different parts of the province in 1387 and 1390 years.

    Keywords: Drought vulnerability, Integrated index, Isfahan province
  • M. Ghorbanian*, A.M. Liaghat, M. Fasihi Harandi Pages 137-158

    Many of the social and security issues of the Zayandeh-Rud basin are the result of the government becoming the sole agent of governance and the gaps in the command-control governance structure. It is clear that the main issue to achieve participatory governance is the gap in stakeholder relations and the lack of a coherent and flexible agenda to improve these relations. Therefore, the objective of this study was to provide solutions for improving relationships as a starting point and key to reforming the governance structure. The management and transition framework (MTF) was used to analyze the stakeholders and the relationships between them that showed the concentration of tension in the relationship between Isfahan farmers and the Ministry of Energy (Isfahan Regional Water Company). Also, using the MTF database and the participatory model building (PMB) based on interviews with key Stakeholders, the causes, solutions, consequences, and obstacles to improve these relationships were extracted in the form of causal circles. Finally, by focusing on the solutions, the conceptual model of improving the relations between the Stakeholders and the solutions presented by the interviewees, including holding local elections and convening the Zayandeh-Rud Basin water assembly, mediation with interdisciplinary knowledge approach, participatory management working groups, the formation and strengthening of the economic committee improve the livelihood of farmers, the holding of government meetings with farmers and industries were reviewed.

    Keywords: Water governance, Participatory management, Management, transition framework, Stakeholder relationships
  • P. Mohit-Isfahanii, V. Chitsaz* Pages 159-174

    Introducing reliable regional models to predict the maximum discharge of floods using characteristics of sub-basins has special importance in terms of flood management and designing hydraulic structures in basins that have no hydrometric station. The present study has tried to provide appropriate regional flood models using generalized linear models (GLMs) to estimate 2-, 10-, 50-, and 100-year maximum daily discharges of 62 sub-basins in Great-Karoon and Karkhe basins. According to the results, the sub-basins were categorized into four sub-regions based on some physiographic and climatic characteristics of the study sub-basins. The results showed that regional flood modeling was successful in all sub-regions except sub-region II, which includes very large basins (A̅≈17300 km2). The adjusted R2 of the best models in sub-regions I, III, and IV were estimated at around 82.4, 91.3, and 90.6 percent, and these models have a relative error (RRMSE) of around 9.5, 9.23, and 6.7 percent, respectively. Also, it was found that more frequent floods with 2- and 10-year return periods are influenced by properties such as basin’s length, perimeter, and area, while rare floods with 50- and 100-year return periods are mostly influenced by the river systems characteristics such as the main river length, total lengths of the river system, and slope of the main river. According to the research, it can be stated that the behavior of maximum daily discharges in the study area is extremely influenced by the different climatic and physiographic characteristics of the watersheds. Therefore, the maximum daily discharges can be estimated accurately at ungauged sites by appropriate modeling in gauged catchments.

    Keywords: Flood, Watershed, Modeling, Non-linear relations, Empirical flood modeling
  • H. Siasar*, A. Salari Pages 175-188

    Access to large precipitation data with appropriate accuracy can play an effective role in irrigation planning and water resources management. Satellite images generate high, wide, cheap, and up-to-date data is a good way to estimate precipitation. In this research, the Google Earth engine system and precipitation products from satellite images of PERSIANN and CHIRPS models in daily, monthly, and annual time intervals were used to evaluate and validate the amount of precipitation in Bandar Abbas station during the statistical period of 1983-2020. The results showed that the precipitation estimation by PERSIANN and CHIRPS satellites on a monthly and annual scale is more accurate than the daily scale. The highest correlation coefficient and the least RMSE belonged to the PERSIANN algorithm on monthly and annual scales. The value of the correlation coefficient in the PERSIANN algorithm on daily, monthly, and annual scales is equal to 0.32, 0.83, and 0.94, respectively. The correlation coefficient in the CHIRPS algorithm in daily, monthly, and annual scales is equal to 0.24, 0.71, and 0.90, respectively. The coefficient of determination (R2) of PERSIANN and Chrips algorithms on a monthly scale were 0.89 and 0.70, respectively, and for an annual scale were 0.88 and 0.80, respectively. The general conclusion of this study indicated that the accuracy of the two algorithms in determining the spatial pattern of rainfall on a monthly and annual scale is appropriate, and the PERSIANN algorithm had a higher accuracy on a monthly time scale.

    Keywords: Precipitation pattern, satellite imagery, Google Earth, PERSIANN, CHIRPS satellites
  • F. Momeni, A.A. Amirinejad* Pages 189-201

    In precision agriculture, a productivity rating system is a significant tool to quantitatively assess soil quality. An experiment was conducted in Bilavar, Kermanshah to evaluate the spatial variability of physical indicators of soil quality of a rapeseed (Brassica napus) field. Spatial variability analysis of soil physical properties measured on a rectangular grid (100 m×100 m) was carried out using a geostatistical analyst extension of Arc-GIS software. Five physical soil quality indicators including bulk density (BD), non-capillary porosity (NCP), field saturated hydraulic conductivity (Ks), available water retention capacity (AWC), and organic carbon (OC) were determined. The physical rating index (PRI) at each sampling point was determined by multiplying the rating values for all five parameters. Results revealed that major ranges of semivariogram for Ks and AWC varied between 137-145 m and for BD, OC, and NCP they were relatively long (161-205 m). Clay and NCP showed moderate spatial dependence (0.68 and 0.28, respectively) whereas the rest of the parameters showed weak spatial dependence. Also, the correlation between PRI and the biological yield of rapeseed was fairly good (R2=0.68). Investigation of zoning maps of soil physical properties showed an increase in BD and a decrease in AWC and NCP parameters depending on changes in soil texture and organic matter content in some parts of the field. In general, the PRI index is an important tool in the quantitative assessment of soil physical conditions, and based on it and zoning maps can improve the physical quality of soil in agricultural fields.

    Keywords: Geostatistic, Physical rating index, Biological yield, Rapeseed
  • M. Badzanchin, M. Bahrami Yarahmadi*, M. Shafai Bejestan Pages 203-215

    The formation of bed form in alluvial rivers due to sediment transport has a significant effect on the hydraulic parameters of the flow such as bed shear stress. The formation of the bed form and its shape and geometry depends on the bed shear stress. Therefore, the relationship between bed form and flow parameters (such as bed shear stress) is complicated. In the present study; the effect of dune bed forms with different heights on bed shear stress has been investigated. Artificial dunes made by sand-cement mortar with a length of 25 cm and heights of 1, 2, 3, and 4 cm were used. In the tests of this research, flow discharge of 10, 15, 20, 25, and 30 l/s and bed slopes of 0, 0.0001, 0.0005, 0.001, and 0.0015 were used. The results showed that with increasing the relative submergence and Δ/λ, the bed shear stress increased in dune-covered beds. The formation of the dune bed form and the increase in its height leads to an increase in the bed shear stress. The bed shear stress in dunes with a height of 1, 2, 3, and 4 cm was, on average, 39, 80, 141, and 146% more than in plane beds, respectively. Moreover, form shear stress for dunes with a height of 1, 2, 3, and 4 cm was, on average, 27.37, 43, 57.11, and 58.74% of the total shear stress, respectively.

    Keywords: Sediment transport, Bed load, Bed form, Dune, Shear stress
  • R. Mousavai, M. Rasouli Sadaghiani*, E. Sepehr, M. Barin Pages 217-230

    can provide useful information about P adsorption and the factors affecting it. A batch experiment was performed with phosphorus concentrations (0 to 35 mg/L) in two soils with different electrical conductivity (EC) (2 and 15 dSm-1) by a variety of biochar treatments including simple apple-grape biochar (BC), rock phosphate- biochar (BC-RP), enriched-biochar (BC-H3PO4-RP), enriched-biochar (BC-HCl-RP), triple superphosphate (TSP), and control (Cont). The results indicated that phosphorus sorption capacity varied between the soils. Biochar treatments were effective in reducing the phosphorus adsorption of both soils. Due to BC-H3PO4-RP and BC-HCl-RP treatments, the maximum phosphorus adsorption of soils decreased in S1 soil by 14 and 23 % and in S2 soil by 26 and 19%, respectively. Also, the use of these treatments decreased the parameters of Langmuir absorption intensity (KL) of S1 soil to 0.085 and 0.066, respectively and S2 soil to 0.11 and 0.15, L/mg respectively, and Freundlich absorption capacity (KF) of S1 soil decreased to 19.2 and 22.5 and S2 soil to 28.2 and 28.1 L/kg, respectively. Enriched biochars significantly reduced the buffering indices of both soils indicating phosphorus adsorption decreased and increased the availability of phosphorus for the plant. The standard phosphorus requirement of S2 soil was lower than S1 soil by both equations. Therefore, enriched biochar can be an effective strategy to increase phosphorus availability and reduce the use of chemical fertilizers in saline and non-saline conditions; however, more field studies are needed for a clear understanding of the potential of P-enriched biochar as a fertilizer alternative.

    Keywords: Biochar enrichment, phosphorus deficiency, Agriculture in saline soils
  • M. Ahmadi, H. Ramezani Etedali*, A. Kaviai, A.R. Tavakkoli Pages 231-244

    Studying the effects of drought in mountainous areas is facing problems due to the inappropriate distribution of stations, the lack of long-term data, and areas lacking statistics. Therefore, the main objective of this research was to investigate the drought indices of Kurdistan province using TRMM satellite data and ECMWF dataset, as well as to evaluate their accuracy against the data of land stations in Kurdistan province. First, ECMWF precipitation data for the 2000-2020 period and TRMM precipitation data for the 2000-2019 period were obtained and evaluated using RMSE, MBE, and correlation coefficient statistics. Spearman's correlation coefficient showed a significant relationship between the TRMM satellite precipitation data and the ECMWF dataset with ground stations at the 5% level, and the value of this coefficient was between 0.95-0.85. According to the results, it can be acknowledged that the TRMM satellite rainfall and ECMWF dataset in the monthly time scale had proper accuracy at the Kurdistan province level. Therefore, these two sources were used to examine the drought indices. SPI, SPEI, and ZSI drought indices were calculated in different monthly periods (1-48), PNI in different monthly, seasonal, and annual periods in Kurdistan province (Saqqez, Qorveh, Bijar, Sanandaj stations). Spearman's correlation coefficient indicated a significant relationship at the 5% level between the SPI, ZSI, PNI, and SPEI index of the ECMWF dataset with ground stations. The results of the SPI index showed that the lowest RMSE value for the TRMM satellite at the Saqqez station and the three months was equal to 0.45, and for the ECMWF dataset at the Sanandaj station and the 24 months was equal to 0.35.

    Keywords: Drought indices, TRMM, ECMWF, Kurdistan province
  • Sh. Shahmansouri, M.R. Mosaddeghi*, H. Shariatmadari Pages 245-260

    According to the rapid population growth, the challenging issue of production of economic and suitable food sources has led to greater attention to soilless culture greenhouse production systems. Components of growth media in horticulture are usually selected based on physical and chemical properties and their abilities in providing enough water and oxygen for roots. This study was conducted to investigate the feasibility of using some agricultural wastes (i.e., sawdust and wheat straw) and three rockwool types (i.e., raw, ground, ground, and sieved) as substitutes for commercial greenhouse growing media such as cocopeat and perlite. Several hydraulic, aeration, and chemical properties including easily available water (EAW), air after irrigation (AIR), water holding capacity (WHC), water buffering capacity (WBC), saturated water content (θs), bulk density (BD), total porosity (TP), water drop penetration time (WDPT), pH, and electrical conductivity (EC) were measured and scored in the growth media. Raw rockwool had larger particles compared to ground rockwool, which resulted in its faster water release. Processing of the rockwool decreased the saturated water content and saturated hydraulic conductivity due to the decrease in particle size. Four growth media were scored as very good and one was scored as good. The highest and lowest scores belonged to sawdust (34) and ground rockwool (30), respectively. The studied growth media with high TP, EAW, and WHC and low BD, EC, and WDPT can be used individually or combined with other commercial substrates for greenhouse growth media.

    Keywords: Raw rockwool, Sawdust, Wheat straw, Easily available water, Air after irrigation, Water drop penetration time
  • M. Dehghanian*, H. Tabatabaee, H. Shirani, F. Nikookhah Pages 261-273

    In sustainable agriculture, cow manure is used for greater productivity, a rich source of E-Coli pathogenic bacteria. The objective of this research was to investigate the simultaneous effect of the fractionation size of cattle manure and irrigation water salinity on the retention of E-Coli bacteria in the depths of the sand column with a height of 10 cm under saturated flow. Four different particle fractions of cow manure (1-2, 0.5-1, 0.25-0.5, and smaller than 0.25 mm) were added to the surface of the sand column at the scale of 30 tons per hectare, then leaching was done with different salinities (0, 0.5, 2.5, 5, and 10 dS/m) up to 10 pore volumes, then samples were taken from the depths of 0, 3, 6, and 12 cm. The number of bacteria in each sample was determined by the live counting method. The results showed that the effect of all sources of change and their interaction effects on the retention of bacteria in the soil is significant at the level of 5%. Salinity had a negative effect on the retention of bacteria, and the highest and lowest values of the relative concentration of bacteria (the result of dividing the number of bacteria in each soil depth by the initial number of bacteria in the desired manure treatment) were in 0 dS/m and 10 dS/m salinity of leaching water, respectively. By decreasing the size of cow manure particles due to the increase in hydrophobicity and blocking of preferential pores, the retention of bacteria decreased in all investigated soil depths. The highest and lowest retention of bacteria in the soil were investigated in the largest cow manure particle size (1-2 mm) and the smallest cow manure particle size (less than 0.25 mm), respectively. In addition, the highest relative concentration of bacteria in the soil was seen in the depth of 0-3 cm, and no significant difference was seen in other soil depths.

    Keywords: Hydrophobicity, E-Coli bacteria, Cow manure granulation, Bacteria retention curve in soil
  • F. Meskini-Vishkaee*, A. Tafteh, M. Goosheh Pages 275-286

    Salinity and water scarcity are limiting factors for sustainable agricultural production. The cultivation of resistant plants to environmental stresses is one of the important management factors for sustainable production. The objective of this study was to determine the water requirement and plant response coefficients to water deficit stress (Ky) in different growth stages under the Khuzestan province climate. This study was performed on the quinoa cultivar Titicaca in Ahvaz City in 2019 in a randomized complete block design with 13 treatments and three replications. Treatments include full irrigation and application of three levels of water deficit stress (30, 50, and 70% of allowable soil moisture depletion) at four different stages of plant growth. The duration of the initial, developmental, middle, and late growth stages of quinoa was 24, 28, 32, and 18 days, respectively (total growth period=102 days). The highest quinoa yield was obtained in full irrigation treatment (3700 kg ha-1) with a water requirement of 312 mm. Plant response coefficient to water deficit stress in the initial, developmental, middle, and late stages were 0.8, 0.65, 0.74, and 0.47, respectively. Although quinoa is a drought-resistance plant, it should be noted that the water stress in the two initial and middle stages (quinoa sensitive growth stages to water stress) reduces the quinoa yield significantly that should be considered in the planning of deficit irrigation.

    Keywords: Drought stress, Sustainable agriculture, Deficit irrigation
  • F. Esmaeili, M. Vafakhah*, V. Moosavi Pages 287-301

    Digital elevation models (DEMs) are one of the most important data required in watershed modeling with hydrological models and their spatial resolution has a significant impact on the accuracy of simulating hydrological processes. In the present study, the effect of spatial resolution of five DEMs derived from the topographic map (TOPO) with a scale of 1:25000, ALOS PALSAR, ASTER, SRTM, and GTOPO with a spatial accuracy of 10, 12.5, 30, 90, and 1000 m, respectively, on the estimation of parameters of geomorphological and geomorphoclimatic unit hydrographs models has been evaluated in Amameh watershed. Thirty-four single flood events were used during the years 1970 to 2015. The results showed that in the GUH method, the application of the TOPO and ALOS PALSAR DEMs had the best results with root mean square error (RMSE) of 1.7 and 1.8 m3/s and Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) of 0.4 and 0.3, respectively. While the GTOPO DEM had the least efficiency with RMSE of 2.8 m3/s and NSE of -2. Similarly, the lowest and highest RMSE in the GCUH method belonged to TOPO and GTOPO DEMs with RMSE of 3.8 and 18 m3/s and NSE of 0.2 and -6, respectively. Generally, the GUH method had more favorable results than the GCUH method in all DEMs.

    Keywords: Spatial resolution, Peak flow, Time to peak, Scale, Instantaneous unit hydrograph
  • R. Khalaf, A.M. Akhoond-Ali*, Saeid Soltani, K. Rezazadeh Pages 303-320

    Due to developing abstractions and their impacts on surface runoff, the recorded flow has been changed by human activities in most water gauging stations. Therefore, there is not found natural regime in the catchments. Accordingly, the objective of naturalization is to remove the effect of human activity factors and determine the actual amount of the river flow before the abstraction and the upstream development. Researchers have presented different methods that are mainly based on volume budget. In this way, this research presented the conventional methods as well as investigated their weak points. These new and innovative methods have been applied based on the available data. The methods have been planned based on the net consumption in which, the different types of water demands related to the upstream of each hydrometric station, are estimated for each month of a long-term series. Then, the amount of natural flow is determined by adding them to the observed flow. The accuracy and validation of the results are investigated by comparing the observed and calculated flow. As a case study, this method was utilized and implemented for Tireh and Marbareh sub-basins in Dez as well as Solgan and Beheshtabad sub-basins in the Karun basin. The results showed the role of the human activity factors decreasing the long-term outflow in the Tireh basin a 23.2%, in the Marbareh basin a 28.7%, in the Vanak watershed a 26%, and in the Beheshtabad basin a 9.5%. The results validation indicated the appropriate compatibility of the observational and estimated data for the control points (the stations). In this research, natural flow is obtained by presenting a practical method based on available information in the country. The proposed method has been in the preliminary stages. To verify and comprehend it, it should be used in future research on the interaction of surface and underground water and the use of new technologies such as remote sensing.

    Keywords: Natural flow, Volume budget, Water consumption, Karun