فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال پنجاه و ششم شماره 1 (پیاپی 109، فروردین 1404)

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و ششم شماره 1 (پیاپی 109، فروردین 1404)

  • تاریخ انتشار: 1404/01/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • پروین روشن نکو، کاظم نصرتی*، رضا دهبندی صفحات 1-16

    فرسایش ناشی از آب و انتقال و رسوب گذاری در حوضه های آبخیز منجر به اثرات محلی و برون محلی می گردد که باعث آسیب قابل توجهی به اراضی و زیرساخت ها می شود. شناخت منشاء تولید رسوب در سیستم های رودخانه ای برای مدیریت موثر حوضه آبخیز ضروری است. از چالش های مهم منشایابی رسوب کاربرد ردیاب های مناسب است. بدین ترتیب هدف از این مطالعه بررسی کارایی شاخص های هوازدگی و عناصر ژئوشیمیایی در منشایابی منابع رسوب زیرحوضه ها در حوضه آبخیز الوند است. ابتدا 27 نمونه از خروجی سه زیرحوضه به عنوان منبع رسوب و 9 نمونه از خروجی حوضه اصلی به عنوان رسوب هدف نمونه برداری شد. پس از آماده سازی نمونه ها 9 عنصر ژئوشیمیایی شامل (Al, Ca, Fe, k, Na, Mg, Si, Ti)  با اندازه ذرات کوچکتر از 125 میکرون انداره گیری شدند. و 42 شاخص هوازدگی  بر اساس عناصر ژئوشیمیایی در نمونه های رسوب منبع و نمونه های رسوب هدف محاسبه شدند. با استفاده از تحلیل آماری کروسکال-والیس و تحلیل آماری تابع تشخیص، سه عنصر ژئوشیمیایی (Na, Mg, Si)  و سه شاخص هوازدگی (CPA, ALK, R) به عنوان ردیاب های بهینه در تفکیک منابع رسوب انتخاب شدند. تکنیک تعیین سهم منابع رسوب براساس مدل بیسین تهیه و درصد سهم هر یک از منابع رسوب تعیین شد که میزان سهم تولید رسوب هر یک از زیر حوضه ها شامل زیر حوضه 1 (قلعه شاهین)،  زیر حوضه 2 (پاتاق) و زیر حوضه 3 (ریجاب) به ترتیب مقادیر 7/97 % ، 8/0 % و 1/1%  به دست آمد. بر اساس ردیاب های ذکر شده در فوق زیرحوضه قلعه شاهین به عنوان منبع رسوب غالب شناسایی شد. نتایج نشان داد ترکیبی از شاخص های هوازدگی و عناصر ژئوشیمیایی می توانند ترکیب مناسبی از ردیاب ها را ایجاد نماید تا در منشایابی رسوب مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: حوضه آبخیز الوند، عناصر ژئوشیمایی، شاخص های هوازدگی، منشایابی رسوب، مدل ترکیبی
  • معصومه مهدی زاده، نصرت الله نجفی*، شاهین اوستان، احمد شیرین فکر، شهرام محمودسلطانی صفحات 17-42

    این پژوهش با هدف بررسی تاثیر کاه برنج، لجن فاضلاب شهری و هیدروچارهای آن ها بر برخی صفات زراعی و شاخص کلروفیل برگ برنج در یک خاک آلوده به سرب در شرایط گلخانه ای انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با سه تکرار و دو فاکتور شامل مواد آلی در 11 سطح (شاهد، کاه برنج، هیدروچار کاه برنج، لجن فاضلاب شهری، هیدروچار لجن فاضلاب شهری، کاه برنج + هیدروچار کاه برنج، لجن فاضلاب شهری + هیدروچار لجن فاضلاب شهری، کاه برنج + لجن فاضلاب شهری، هیدروچار کاه برنج + هیدروچار لجن فاضلاب شهری، کاه برنج + هیدروچار لجن فاضلاب، لجن فاضلاب شهری + هیدروچار کاه برنج) و سرب در دو سطح 0 و 500 میلی گرم بر کیلوگرم خاک از منبع سرب نیترات اجرا شد. نتایج نشان داد که آلودگی خاک به سرب، شاخص کلروفیل برگ، ارتفاع بوته، ماده خشک خوشه، طول خوشه، تعداد برگ، عرض برگ و قطر ساقه را به طور معنادار کاهش داد. با مصرف لجن فاضلاب و هیدروچار آن، صفات زراعی برنج به طور معنادار افزایش یافت و میزان این افزایش در حضور لجن فاضلاب بیشتر از هیدروچار آن بود. مصرف کاه برنج، ماده خشک خوشه و تعداد برگ را کاهش و نسبت ماده خشک شاخساره به ریشه را افزایش داد ولی بر سایر صفات اثر معنادار نداشت. مصرف هیدروچار کاه برنج، ماده خشک شاخساره و ریشه، تعداد برگ و طول برگ را کاهش داد. نتایج نشان داد که تلفیق لجن فاضلاب و هیدروچار آن با کاه برنج و هیدروچار آن می تواند اثرهای منفی کاه برنج و هیدروچار آن و سمیت سرب را کاهش دهد.

    کلیدواژگان: خاک شالیزار، سمیت، فلزهای سنگین، کربونیزه شدن گرم آبی، مدیریت تلفیقی حاصلخیزی خاک
  • ریحانه عباسی عیسی کان، بهنام دولتی*، ابراهیم سپهر، مرضیه پیری صفحات 43-54

    فرایندهای جذب سطحی و واجذب نقش تعیین کنندهای بر حلالیت بور در محلول خاک دارند. به منظور بررسی تاثیر لئوناردیت بر روی فرایندهای جذب و واجذب بور، آزمایشی بر روی 4 نمونه خاک آهکی در سه سطح صفر، 2 و 4 درصد وزنی و 9 سری غلظتی بور (0-120 میلیگرم بر لیتر) با محلول زمینه سدیم کلرید 03/0 مولار انجام شد. برای تعیین واجذب بور از سدیم کلرید 03/0 مولار استفاده شد. داده های جذب بور با مدل های لانگمویر (96/0-85/0=R2)، فروندلیچ (88/0-62/0=R2)، تمکین (98/0-77/0= R2) و دوبیین-رادوشکوویچ (99/0-94/0=R2) برازش داده شد. نتایج نشان داد با افزودن لئوناردیت پارامترهای جذب شامل حداکثر جذب تک لایهای لانگمویر (qmax)، انرژی جذب لانگمویر (KL) و حداکثر ظرفیت جذب دوبینین- رادشکویچ (qs) کاهش یافت. به طوری که کاربرد 4 درصد لئوناردیت موجب کاهش 32 درصد qmax در خاک 1 (با حداکثر میزان آهک) شد. متوسط انرژی جذب (E) محاسبه شده از طریق معادله دوبینین- رادشکویچ نشان دهنده سازوکار جذب فیزیکی بور بوسیله خاک های مورد مطالعه می باشد به دلیل اینکه مقدار E کمتر از 8 کیلوژول بر مول است. بعلاوه استفاده از لئوناردیت باعث افزایش ظرفیت واجذب بور در خاکها شد و تاثیر لئوناردیت 4 درصد نسبت به 2 درصد بیشتر بود. بنابراین کاربرد لئوناردیت می تواند میزان سمیت بور در خاکها به ویژه در خاک های آهکی را افزایش دهد.

    کلیدواژگان: بور، لئوناردیت، همدمای جذب، خاک آهکی، واجذب
  • سید محمد حسینی بادآشیانی، احمد حیدری*، علیرضا راهب، حسن اعتصامی، محمدرضا بی همتا صفحات 55-74

    هدف این مطالعه دستیابی به یک ترکیب مناسب از مواد آلی، معدنی و ریزجانداران برگزیده برای اصلاح خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی لایه سطحی (20-0 سانتی متری) یک خاک  شنی غیرشور (انتی سول)، از رسوبات بادی نجم آباد کرج بود. طرح آزمایشی فاکتوریل کاملا تصادفی شامل سه سطح بنتونیت B0 ، B20 و   B40 به ترتیب 0، 20 و 40 Mgha-1، سه سطح کربوکسی متیل سلولز (C0،C3  و C5) به ترتیب 0، 3 و 5 gkg-1 و مخلوط دو جدایه از باکتری اندوفیت (Pseudomonas sp) و رایزوشیت (Pantoea agglomerans) در سه سطح M0 ، M20 و M40)  به ترتیب 0، 20، و 40 mLkg-1 و مجموعا 27 تیمار با 3 تکرار (81  واحد آزمایشی) تهیه و اجرا شد. جهت تجزیه و تحلیل داده ها و شناسایی تیمارهای برتر از روش های آماری چند متغیره شامل تحلیل مولفه های اصلی، خوشه بندی سلسله مراتبی و خوشه بندی دو مرحله ای استفاده شد. طبق خوشه بندی دو مرحله ای و بر اساس درجه اهمیت نسبی (RI) متغیرهای آهن قابل جذب (RI=1) ، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (RI=0.99) ، رطوبت ظرفیت زراعی (RI=0.97)، نیتروژن کل (RI=0.87)، پتاسیم قابل جذب (RI=0.83)  و آنزیم دهیدروژناز (RI=0.8)  به ترتیب به عنوان مهم ترین متغیرها شناخته شدند. متغیرهای آهن قابل جذب با دامنه تغییر 75/1 تا 08/7 mgkg-1، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها با دامنه تغییر 31/0 تا 15/1 mm، نیتروژن کل با دامنه تغییر 014/0 تا 06/0 %، رطوبت ظرفیت زراعی با دامنه تغییر 03/8 تا 82/12 %، پتاسیم قابل جذب با دامنه تغییر 8/280 تا 66/416  mgkg-1و آنزیم دهیدروژناز با دامنه تغییر 07/0 تا 148/0 μgTPF (g soil 24h)-1 دارای بیشترین تاثیر در تفکیک تیمار ها به خوشه های مختلف بودند. نتایج این مطالعه نشان داد تیمارهای B20 C5 M20، B40 C5 M10، B40 C5 M20، B40 C3 M20 و  B40 C3 M10  از عملکرد بهتری جهت اصلاح برخی خصوصیات خاک نسبت به سایر تیمارها برخوردار هستند.

    کلیدواژگان: اندوفیت، بنتونیت، رایزوشیت، کربوکسیمتیل سلولز
  • یاسر حمدی احمدآباد*، عبدالمجید لیاقت، تیمور سهرابی*، علی رسولزاده، جمال احمدآلی صفحات 75-90

    ارزیابی عملکرد آبیاری برای برنامه ریزی هیدرولوژیکی و به عنوان اولین گام برای بهبود مدیریت آب مورد نیاز است که یکی از معیارهای ارزیابی عملکرد، شاخص عرضه نسبی سالانه آبیاری (ARIS) می باشد که در کشاورزی و مدیریت منابع آب برای ارزیابی کفایت تامین آب برای آبیاری در طول یک دوره زراعی استفاده می گردد. بنابراین هدف از انجام این تحقیق، بررسی شاخص ARIS و شاخص های بهره وری آب برای گیاهان مختلف (گندم، ذرت بذری، علوفه ای و دانه ای، چغندرقند، پنبه، یونجه و سویا) در دو سیستم آبیاری سطحی و سنترپیوت در دشت مغان بود که برای بررسی بهره وری آب از سه شاخص 〖WP〗_T، 〖WP〗_eg و 〖WP〗_en استفاده شد. این تحقیق در 13 ترکیب سیستم آبیاری - محصول در سطح 647 هکتار انجام شد. نتایج نشان داد شاخصARIS  برای منطقه مورد مطالعه از 73/0 تا 21/2 متغیر بوده به طوری که میانگین کلی آن 27/1 با انحراف استاندارد کلی 15/0 به دست آمد که بیانگر اعمال پرآبیاری در سطح مزارع بود. با توجه به سیستم های آبیاری، میانگین ARIS برای آبیاری سطحی و سنترپیوت به ترتیب 60/1 و 89/0 به دست آمد. همچنین به لحاظ نوع گیاه، سویا و ذرت علوفه ای با 73/0 و 73/1 به ترتیب دارای کمترین و بیشترین مقدار ARIS بودند. از طرف دیگر، بررسی بهره وری فنی و اقتصادی آب برای محصولات اصلی و سیستم های آبیاری نشان داد ذرت دانه ای و بذری و پنبه در سیستم آبیاری سطحی و چغندرقند و ذرت علوفه ای تحت کشت سیستم آبیاری سنترپیوت به ترتیب دارای کمترین و بیشترین مقدار شاخص بهره وری اقتصادی آب بودند. با توجه به حجم مصرف آب، بهره وری آب و بهره وری ناخالص، بهترین گزینه برای کشت در منطقه محصول گندم توصیه گردید. همچنین به لحاظ مصرف آب و بهره وری با توجه به نوع سیستم آبیاری، سیستم سنترپیوت کارآیی بیشتری نسبت به سیستم سطحی داشته و توسعه این سیستم توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: بهره وری آب، دشت مغان، سیستم آبیاری سطحی، سیستم آبیاری سنترپیوت، شاخص عرضه نسبی سالانه آبیاری
  • احد دودکانلو میلان، سمانه آقایی، حسین اسدی* صفحات 91-104
    یکی از مهم ترین مشکلات در زمینه تحقیقات فرسایش خاک وابستگی نتایج اندازه گیری و براوردها به مقیاس است. در سال های اخیر مطالعات متعددی در زمینه مقیاس پذیری فرسایش خاک صورت گرفته است که حاصل آن ایجاد مدل های مختلف است. در این تحقیق که با هدف بررسی مقیاس پذیری فرسایش شیاری در شرایط مزرعه صورت پذیرفت، شیارهایی با طول 1 تا 8 متر و عرض 5 سانتی متر در قطعه زمینی با شیب 5 درصد در یک خاک زراعی با بافت لوم شنی و ساختمان ضعیف ایجاد شد. آزمایش ها با دو دبی جریان هدف 11/0 و 24/0 لیتر در ثانیه انجام شد. غلظت رسوب در طی فرایند آزمایش به مدت 30 دقیقه اندازه گیری و تغییرات زمانی آن در طول شیارهای مختلف بررسی شد. برای مطالعه مقیاس پذیری، تغییرات میانگین غلظت رسوب و شدت جداشدن ذرات در سه حالت ناپایدار اولیه، پایدار نهایی و کل رخداد با طول شیار بررسی و مدل سازی شد. نتایج نشان داد که تغییرات زمانی غلظت رسوب به صورت نمایی کاهشی است. میانگین غلظت رسوب با طول شیار (تغییرات مکانی) در هر سه حالت در دبی جریان کم تر به صورت خطی و با دبی بیش تر به صورت نمایی (رسیدن به یک حد مشخص) افزایش یافت. همچنین، تغییرات شدت جداشدن با طول شیار در هر سه حالت ناپایدار، پایدار و میانگین رخداد تحت هر دو دبی جریان، به صورت نمایی کاهش یافت. نتایج به طور کلی تایید کننده مدل ها و نظریه های کاهش تصاعدی شدت جداشدن ذرات با افزایش طول بود.
    کلیدواژگان: شدت جداشدن ذرات، طول شیار، غلظت رسوب، رابطه نمایی
  • مائده کیوانفر، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده صفحات 105-126

    تالاب های شهری به دلیل فرایند شهرنشینی و دفع فاضلاب با سرعت بالایی در حال نابودی هستند که تهدیدی برای کیفیت آب و منابع زندگی انسان هاست. ارزیابی ظرفیت برد منابع آب (WRCC) در این تالاب ها ضروری است تا دست یابی به توسعه پایدار و هم افزایی بین توسعه اقتصادی و حفاظت از منابع آب تسهیل شود. این مطالعه با ارزیابی ظرفیت برد منابع تالاب انزلی به بررسی وضعیت این تالاب که در محدوده مطالعاتی فومنات استان گیلان واقع شده است، در یک دوره زمانی 10 ساله (1400-1391) پرداخته است. در این مطالعه، ابتدا با توجه به داده ها و اطلاعات موجود، 8 شاخص ارزیابی با درنظر گرفتن 3 زیرسیستم منابع آب، اقتصاد و محیط زیست تعریف شد. بر اساس داده ها و اطلاعات در دسترس، هر شاخص در 4 سطح I (قابل بارگیری)، سطح II (ضعیف)، سطح III (بحرانی) و سطح IV (فوق بحرانی) طبقه بندی شدند. سپس وزن هر شاخص با سه روش AHP، Entropy  و CRITIC محاسبه شد و وزن های حاصل از سه روش با روش میانگین هندسی ترکیب و تعیین شد. در ادامه، مقادیر سالانه هر یک از شاخص ها به همراه وزن های مربوطه و در 4 سطح ارزیابی به مدلی که ترکیبی از تحلیل رابطه خاکستری (GRA) و روش شباهت به گزینه ایده آل (TOPSIS) است، اعمال شد. در نهایت بر اساس نتایج ظرفیت برد سالانه، عوامل مانع WRCC شناسایی شدند. ارزیابی WRCC حاکی از وضعیت IV (فوق بحرانی) تالاب از سال 1392 به بعد است. زیرسیستم منابع آب در شرایط بحرانی و فوق بحرانی قرار دارد و موجب کاهش ظرفیت برد کلی می شود، در حالی که زیرسیستم اقتصادی به این ظرفیت کمک می کند. بر اساس نتایج مدل درجه مانع، چهار عامل اصلی تاثیرگذار بر ظرفیت برد شامل کیفیت آب ورودی، درصد تامین آب مورد نیاز، درصد تامین آب نواحی بالادست و نسبت کل آب در دسترس به جمعیت هستند.

    کلیدواژگان: درجه مانع، شاخص های ارزیابی، ظرفیت برد منابع آب، وزن های ترکیبی
  • فاطمه خدایار، محمدرضا انصاری*، سعید حجتی، الهام خدایار صفحات 127-150

    نظارت و کنترل بر میزان و منابع گردوغبار تحت تاثیر تغییرات اقلیمی و توسعه رویکردهای پیش بینی مناسب که تاثیرات مستقیمی بر محیط زیست و سلامت انسان دارد بسیار حائز اهمیت هستند. این مطالعه باهدف تخمین غلظت ذرات کوچکتر از 10 میکرومتر (PM10) در شهر اهواز، با استفاده از مدل های مختلف یادگیری ماشین انجام شده است. از متغیرهای اقلیمی و شاخص عمق بصری (AOD) محصول باند 476 نانومتر سنجنده مودیس به عنوان متغیرهای موثر در برآورد غلظت ذرات PM10 در قالب سه سناریو شامل: ترکیب شاخص AOD با PM10 (سناریو اول)، ترکیب متغیرهای اقلیمی با PM10 (سناریوی دوم) و ترکیب متغیرهای اقلیمی و شاخص AOD با PM10 (سناریوی سوم) استفاده گردید.  با استفاده از شش الگوریتم مدل یادگیری ماشین شامل:  Random Forest Regression (RFR)، Gradient Boosting Regression (GBR)،(ANN)  Artificial Neural Networks، AdaBoostR with DTR ، (SVR)  Support Vector Regressionو (DTR) Decision Tree Regression، میزان غلظت ذرات (PM10) در سناریوهای مختلف با در نظر گرفتن ضرایب صحت و دقت تعیین و مقایسه شدند. مهم ترین متغیرهای تاثیرگذار در برآورد میزان PM10: ساعت آفتابی، حداقل دید افقی ، ماکزیمم سرعت باد و شاخص AODتعیین گردید. مدل رگرسیون خطی GBR  با مقادیر ضرایب R2، MAE، RMSE و IOA به ترتیب برابر با76/0، 31/0، 49/0 و 93/0 مناسب ترین مدل در تخمین غلظت ذرات (PM10) بوده، که در سناریوی سوم بدست آمد. نتایج نشان داد که استفاده از ترکیب شاخص AODدر کنار متغیرهای اقلیمی منجر به بهبود عملکرد مدل در برآورد غلظت ذرات  PM10 شده است. مدل نهائی  پیشنهادی می تواند به منظور تخمین روزانه ذرات PM10 استفاده شود.

    کلیدواژگان: الگوریتم های یادگیری ماشین، متغیرهای اقلیمی، عمق نوری آئروسل، ذرات معلق با قطر آئرودینامیکی کمتر از 10 میکرومتر
  • صفورا پیروزمهر، سعید شعبانلو*، فریبرز یوسفوند، بهروز یعقوبی، احمد رجبی، محمدعلی ایزدبخش صفحات 151-170

    اندازه گیری جریان رودخانه ها یکی از مهم ترین مسائل در مدیریت رودخانه است به همین دلیل همواره تلاش می شود از روش های دقیقی برای اندازه گیری آن استفاده شود. هدف این مطالعه بهبود کارایی مدل رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) با استفاده از الگوریتم بهینه سازی گرگ خاکستری (GWO) برای مدل سازی جریان ماهانه رودخانه است. برای این کار از داده های ماهانه جریان ماهانه رودخانه، بارندگی و دما طی 15 سال (از سال 1400 تا 1385) استفاده شد. برای انتخاب بهترین متغیرهای ورودی به مدل SVR و GWO-SVR از روش سعی و خطا استفاده شد. بر اساس نتایج حاصل از این روش Q(t-1) R(t-1),T(t-1) بهترین متغیرهای مستقل برای شبیه؜سازی متغیر Q_t هستند. از 80درصد همه داده؜ها برای آموزش و 20 درصد داده؜ها برای صحت سنجی مدل؜های SVR  و GWO-SVR استفاده شد، از شاخص؜های R^2، RMS وNSE  برای ارزیابی کارایی مدل؜ها استفاده شد. برای توسعه مدل؜ها از توابع فعال ساز خطی (LKF)، چندجمله ایی (PKF)،تابع پایه شعاعی (RBF)، سیگموید (SKF) استفاده شد. ابتدا از روش سعی و خطا برای تعیین پارامترهای توابع فعال ساز استفاده شد.بر اساس نتایجحاصل از این مطاله مدل SVR با تابع فعال ساز چندجمله ایی بهترین عملکرد را در مرحله آموزش و صحت سنجی دارد و با تابع فعال ساز خطی بدترین عملکرد را در مرحله اموزش و صحت سنجی دارد. سپس از الگوریتم GWO برای تعیین پارامترهای توابع فعال ساز استفاده شد. بر اساس نتایج حاصل مدل SVR با الگورییتم GWO عملکرد بهتری دارد. بنابرین برای شبیه؜سازی جریان ماهانه اب رودخانه با استفاده از این مدل بهتر است به جای روش سعی و خطا از الگوریتم GWO استفاده شود

    کلیدواژگان: جریان ماهانه رودخانه، رگرسیون بردار پشتیبان، الگوریتم بهینه سازی گرگ خاکستری، مدیریت منابع آب
  • حدیث خسرویان چترودی، علیرضا راهب*، احمد حیدری، سارا طلایی خسروشاهی، خدابخش گودرزوند چگینی، مصطفی عبدالله پور، حمیدرضا مختاری اسفیدواجانی صفحات 171-186

    خشک سالی و بیابان زایی از چالش های مهم محیط زیست و بخش کشاورزی در ایران و جهان هستند که به دلیل الگوی نامناسب مصرف آب تشدید شده اند. با توجه به وسعت قابل توجه اراضی بیابانی کم بازده (43 میلیون هکتار) در ایران که عموما خاک با بافت سبک دارند، اصلاح این اراضی و مدیریت منابع آب آن ها برای افزایش توان تولیدی خاک ضروری است. از این رو، هدف اصلی این مطالعه تعیین مقادیر بهینه بنتونیت و نانوبنتونیت به عنوان اصلاح کننده های طبیعی خاک و ارزیابی اثربخشی آن ها در بهبود ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک شنی است. در این پژوهش، هر یک از سطوح بنتونیت شامل مقادیر 10، 20 و 30 تن در هکتار، به طور ترکیبی با سطوح نانوبنتونیت شامل مقادیر 25/0، 75/0 و 5/2 تن در هکتار با خاک مخلوط و برای مدت سه ماه در دمای 25 درجه و 80 درصد ظرفیت مزرعه خوابانده شدند. پس از پایان دوره انکوباسیون، خصوصیات خاک شامل درصد رطوبت اشباع (SP)، جرم مخصوص ظاهری (BD)، بافت، هدایت الکتریکی عصاره اشباع (ECe)، pH و ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) اندازه گیری شدند. پژوهش با طرح آزمایشی کاملا تصادفی شامل 10 تیمار در سه تکرار انجام و داده های آزمایشی با نرم افزار Minitab 16 تحلیل شدند. نتایج نشان داد که تیمار بنتونیت در سطح 30 تن در هکتار و نانوبنتونیت در سطح  5/2 تن در هکتار تاثیرات مثبت و معنی داری بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک داشت. تجزیه واریانس داده ها نشان داد تیمارهای بنتونیت و نانوبنتونیت تاثیر معنی داری بر CEC،ECe ، BD و SP خاک داشتند. خوشه بندی نتایج نیز نشان داد که تیمارهای 30 تن بنتونیت به اضافه 75/0 تن نانوبنتونیت در هکتار؛ و 30 تن بنتونیت به اضافه 5/2 تن نانوبنتونیت در هکتار بیشترین تاثیر را بر بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مورد بررسی داشتند. با در نظر گرفتن نتایج داده های آزمایشی، نتایج آماری و خوشه بندی تیمارهای آزمایشی، کاربرد 30 تن بنتونیت باضافه 5/2 تن نانوبنتونیت در هکتار به عنوان مناسب ترین تیمار برای اصلاح خاک های شنی در مناطق خشک و نیمه خشک انتخاب شد. این تیمار با بهبود ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک شنی، از جمله کاهش BD و افزایش SP و ارتقای CEC و کاهش ECe خاک به طور موثری در اصلاح خاک شنی کمک کرد.

    کلیدواژگان: رس و نانورس، سوپرجاذب، اصلاح خاک، توان تولید خاک
  • فاطمه حیدری چناری، رامین فضل اولی*، اسماعیل نیکزاد طهرانی صفحات 187-205
    تعیین و پیش بینی رواناب گامی بسیار مهم در بهره برداری مناسب از منابع آب است. هدف این پژوهش، واسنجی و اعتبارسنجی مدل HEC-HMS و هم چنین شبیه سازی بارش-رواناب برای سری داده های پیوسته در حوضه آبریز تجن براساس سناریوهای تغییر اقلیم بوده است. در این پژوهش، از داده های ثبت شده طی سال های 1388-1381 برای مرحله واسنجی و از داده های ثبت شده طی سال های 1395-1389 در مرحله صحت سنجی استفاده شد. نتایج واسنجی مدل نشان داد که ضریب همبستگی میان مقادیر دبی مشاهداتی و شبیه سازی شده برابر 81/0 و ضریب ناش-ساتکلیف معادل 68/0 بوده است که بیان گر تطابق مناسب میان داده های مذکور می باشد. هم چنین در مرحله صحت سنجی، شاخص همبستگی و ضریب ناش-ساتکلیف به ترتیب برابر با 80/0 و 63/0 بوده و تایید می نماید که مدل برآورد خوبی از مشاهدات را نشان می دهد. در مرحله بعد، مقادیر داده ها در مقیاس زمانی روزانه برای دوره 1428-1400 در مدل بارگزاری و رواناب حوضه برای این دوره شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که میزان دبی در دوره ی آینده نسبت به دوره ی پایه تحت هر دو سناریوی تغییر اقلیم RCP 8.5 و RCP 2.6 به شدت کاهش یافته و فقط در سناریوی RCP 8.5 و آن هم به میزان جزئی در ماه های آگوست، سپتامبر، اکتبر و نوامبر نسبت به دوره پایه افزایش دبی رخ خواهد داد.  به طور کلی نتایج شبیه سازی نشان داد که میزان دبی تابستان و پاییز تحت سناریوی RCP 8.5 افزایش بیشتری را نسبت به سناریوی RCP 2.6 خواهد داشت.
    کلیدواژگان: دبی روزانه، رواناب، مدل هیدرولوژیکی، RCP 2.6، RCP 8.5
  • جواد فرهودی*، محمد قربانیان کردآبادی صفحات 207-228
    امروزه کشورهای موفق در مدیریت آب کشاورزی، سعی کرده اند با «کاهش تصدی گری» و «انتقال مدیریت آب کشاورزی به بهره برداران» چالشهای موجود در این بخش را مدیریت کنند. در ایران، با وجود تجربه های ارزنده نظام بهره برداری سنتی، ایجاد نظام کارآمد متکی بر تشکل های آب بران، از موفقیت قابل توجهی برخوردار نبوده است. هدف پژوهش حاضر، شناخت دقیق عوامل موثر بر مدیریت مشارکتی آب کشاورزی، زمینه ها، انگیزه ها و موانع آن و در نهایت ارائه سازوکارهای اجرایی در کشور است. به این منظور با استفاده از منابع کتابخانه ای (جمعا 78 مورد طی بازه سالهای 1403-1349) به کدگذاری و مقوله بندی مفاهیم به روش تحلیل محتوای کیفی و سپس ارائه یک مدل مفهومی پرداخته شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد، مهم ترین دلایل عدم موفقیت در مدیریت مشارکتی آب، فقدان باور و اعتقاد در سطح ملی و نبود اراده لازم در نهادهای تصمیم گیر برای ساماندهی تشکل ها، غالب بودن رویکرد فن سالارانه در بخش آب کشور، مشخص نبودن جایگاه قانونی و حقوقی تشکل های آب بران، توانمندنبودن تشکل ها در جنبه های فنی، مالی، اقتصادی، حقوقی و فرهنگی برای مسئولیت پذیری، عدم ثبات سیاست های حمایتی در ایجاد و ساماندهی تشکل ها و ضعف هماهنگی بین سازمان های تصمیم گیر در ارتباط با تشکل ها در سطح ملی و محلی بوده است. برای نهادینه کردن مدیریت مشارکتی آب، تشکیل و رسمیت دادن به جامعه/تعاونی های آب بران و واگذاری وظایف و اختیارات مطابق با برنامه هفتم پیشرفت کشور، تعریف شفاف خدمات موردنیاز و ارائه آن، مشارکت و پاسخگویی متقابل بین دولت و ذی نغعان و در نهایت استقرار نظام پشتیبانی تقاضامحور بر پایه مشارکت در هزینه ها ضروری به نظر می رسد.
    کلیدواژگان: ذینفعان، مدل مفهومی، حکمرانی آب، جامعه آب بران، مدیریت آبیاری مشارکتی
  • هومن خیبر، سید محسن سجادی*، جواد احدیان، مهدی قمشی صفحات 229-246
    سرریز جانبی یک سازه پرکاربرد است که از آن برای روگذری جریان در مسیل ها و کانال ها استفاده می گردد. در این تحقیق با معرفی نوع جدیدی از سرریزهای جانبی تحت عنوان سرریز جانبی لولایی (گونه ای از سرریزهای لبه تیز مایل) با آستانه، به بررسی ضریب دبی و راندمان آن پرداخته شد. آزمایش ها در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز صورت گرفت. عملکرد مدل های PSW (سرریز جانبی لولایی با آستانه جریان و کناره های سرریز باز)، PSW-C (مدل سرریز جانبی لولایی با آستانه و کناره های سرریز بسته) و PSW-HC (مدل سرریز جانبی لولایی با کناره ابتدایی باز و انتهای بسته) نسبت به مدل شاهد R (سرریز جانبی لبه تیز قائم مستطیلی) در مقابل عدد فرود انتهای بالادست جریان در محدوه 3/0 تا 54/0 به ازای یک نسبت عمق بالادست به ارتفاع سرریز ثابت و تحت زوایای بازشدگی 30، 45 و 60 درجه رو به کانال اصلی بررسی گردید. نتایج نشان داد که مدلهای معرفی شده در این تحقیق نسبت به مدل شاهد بهینه تر بوده و ضریب دبی و راندمان بیشتری خواهند داشت. محاسبات نشان داد که در مدل های اصلی، ضریب دبی تا 80 و راندمان تا 70 درصد نسبت به مدل شاهد افزایش خواهد یافت. همچنین در مقایسه مدل های اصلی با یکدیگر مشاهده گردید که مقدار ضریب دبی و راندمان مدل PSW-HC به طور میانگین در حدود 7 و 5 درصد نسبت به مدل PSW و 22 و 8 درصد نسبت به مدل PSW-C افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: آستانه سرریز، راندمان، سرریزهای جانبی، سرریزهای لولایی، ضریب دبی
  • ایوب آویژگان، کریم شهبازی*، مصطفی مارزی، ارژنگ فتحی گردلیدانی صفحات 247-263
    این تحقیق با هدف تعیین و ارزیابی روابط بین قابلیت هدایت الکتریکی عصاره گل اشباع (EC_e) و غلظت کاتیون ها و آنیون های آن با EC و غلظت کاتیون ها و آنیون های نسبت‏های خاک به آب 1:1، 5/1:2 و 1:5 در خاک های غیرگچی با بافت‏ مختلف انجام شد. تعداد 64 نمونه خاک از مناطق مختلف ایران با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مختلف انتخاب و در آن ها EC و غلظت کاتیون‏ها و آنیون‏های عصاره اشباع و نسبت‏های خاک به آب مختلف و بافت خاک اندازه‏گیری شد. خاک های منتخب از نظر بافت در سه دسته ریز، متوسط و درشت قرار داده شدند. جهت توسعه و ارزیابی روابط کلی بین EC_e و EC نسبت‏های مختلف، 43 نمونه خاک برای توسعه روابط رگرسیونی و 21 نمونه خاک برای ارزیابی روابط استفاده شد. نتایج نشان داد در خاک‏های ریز بافت EC_e=2×EC_(1:1)=4×EC_(1:2.5)=8×EC_(1:5)، در خاک‏های متوسط بافت EC_e=2×EC_(1:1)=5.5×EC_(1:2.5)=10×EC_(1:5)  و در خاک‏های درشت بافت EC_e=2×EC_(1:1)=3×EC_(1:2.5)=6-8×EC_(1:5)  بود. بنابراین از آنجایی که شیب رابطه رگرسیونی بین EC_e و EC_(1:1)  در هر سه نوع بافت خاک ثابت و برابر دو است، بنابراین علیرغم تعداد نسبتا کم نمونه‏ها، EC_"1:1"   برای برآورد EC_e قابل توصیه است. نتایج نشان داد EC_e=2×EC_(1:1)=5×EC_(1:2.5)=10×EC_(1:5)  بود. نتایج ارزیابی روابط مختلف نشان داد که نسبت خاک به آب 1:1 به دلیل جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE) و درصد خطای کم‏تر، شیب معادله نزدیک تر به خط 1:1 و ضریب تعیین بزرگ‏تر (R^2=0.99) در مقایسه با دو نسبت دیگر برآورد دقیق‏تری از EC_e بدست می‏دهد. در مورد برآورد غلظت کاتیون‏ها و آنیون‏های عصاره گل اشباع نیز نسبت 1:1 با حجم عصاره بیش‏تر نسبت به عصاره گل اشباع به ویژه برای خاک‏های غیرشور قابل توصیه است.
    کلیدواژگان: شوری خاک، قابلیت هدایت الکتریکی، عصاره گل اشباع، نسبت‏ آب به خاک
  • مطهره عابدین زاده، نعیمه عنایتی ضمیر*، احسان شکری، شهلا کیان امیری صفحات 265-280
    پاتوژن های انسانی هم چون سالمونلا از منابع متعددی وارد خاک های کشاورزی می شوند. سالمونلا از رایج ترین میکروارگانیسم های منتقله از غذا می-باشد که عامل ایجاد عفونت های مشترک بین انسان و حیوان است. در مطالعه حاضر از برخی باکتری های محرک رشد گیاه به منظور کنترل پاتوژن Salmonella typhimurium استفاده شده است. نتایج نشان داد که به ترتیب 1) Bacillus rugosus CS5  ، 2)Bacillus vallismortis AS4 ، 3) Priestia aryabhattai CL1 و 4) Bacillus sp. SS4 بیشترین اثر بازدارندگی رشد سالمونلا را در محیط مایع داشتند؛ اما در محیط جامد باکتری-های 1) B. vallismortis AS4 ، 2) B. rugosus CS5 ، 3) P. aryabhattai CL1 و 4)  Bacillus sp. SS4 بیشترین بازدارندگی رشد این پاتوژن در محیط جامد را نشان دادند. توانایی تولید سیدروفور، پروتئاز، لیپاز و سیانید هیدروژن توسط این 4 باکتری بررسی شد. هر چهار باکتری دارای توانایی تولید سیدروفور بودند. بیشترین شاخص تولید پروتئاز با مقادیر  9/2 و  5/2 متعلق به  B. rugosus CS5   و   P. aryabhattai CL1   بود. B. vallismortis AS4 دارای توانایی تولید لیپاز بود. P. aryabhattai strain CL1 و B. rugosus strain CS5 دارای توانایی تولید HCN با مقادیر 48/0 و 2/0 میلی گرم در لیتر بودند.  تاثیر چهار باکتری به صورت جداگانه و کنسرسیوم میکروبی بر جمعیت سالمونلا در خاک بررسی شد. نتایج نشان داد جمعیت سالمونلا 15 روز پس از تلقیح به خاک تحت تاثیر تیمارها کاهش یافت. بیشترین کاهش جمعیت این پاتوژن مربوط به کنسرسیوم میکروبی و  تیمار Bacillus sp. strain SS4 به ترتیب با 92 و 98 درصد کاهش جمعیت نسبت به شاهد بود. نتایج حاکی از تاثیر مثبت باکتری های محرک رشدی در خاک به منظور کنترل پاتوژن S. typhimurium بود که می تواند علاوه بر کاهش اثرات منفی حضور پاتوژن در خاک، سلامت جامعه بشری و بهبود امنیت غذایی را در پی داشته باشد.
    کلیدواژگان: پروتئاز، خاک، سالمونلا، سیانید هیدروژن، سیدروفور
|
  • Parvin Roshanneko, Kazem Nosrati *, Reza Dehbandi Pages 1-16

    Erosion caused by water and sediment transport in watersheds leads to on-site and off-site effects that can cause significant damage to lands and infrastructure. Understanding the source of sediment yield in river systems is essential for effective watershed management. A key challenge in sediment source fingerprinting is the use of appropriate tracers. Therefore, the purpose of this study was to investigate the effectiveness of weathering indicators and geochemical elements in detrmining the contribution of sub-basin sediment sources in Alvand watershed by using a Bayesian sediment fingerprinting model. First, 27 samples were taken from the outlest of three sub-basins as sediment sources and 9 samples were taken from the outlet of the main basin as sediment target. 9 geochemical elements (Al-Ca-Fe-K-Na-Mg-Si-Ti-P) were measured for the predominant particle size farction (<125 µ) and 42 weathering indices were calculate based on the geochemical elements in sediment source samples and target sediment samples. Using Kruskal-Wallis test and discriminant function analysis three geochemical elements (Na, Mg, Si) and three weathering indices (CPA, ALK, R) were selected as compsite fingerprints. The sediment source apportionment technique was prepared based on the Bayesian model, and the percentage contribution of each sediment source was determined. For the three sediment sources in the Alvand watershed, namely Basin 1 (Ghaleh Shahin), Basin 2 (Patagh), and Basin 3 (Rijab), the estimated percentages were 97.7%, 0.8%, and 1.1%, respectively. The Ghaleh Shahin sub-basin was identified as the dominant sediment source. The results showed that a combination of weathering indicators and geochemical elements can create an appropriate combination of tracers to be used in sediment provenance.

    Keywords: Alvand Watershed, Sediment Fingerprinting, Mixing Model, Weathering Indices
  • Masomeh Mahdizadeh, Nosratollah Najafi *, Shahin Oustan, Ahmad Shirinfekr, Shahram Mahmoudsoltani Pages 17-42

    The present study aimed to investigate the effects of rice straw, sewage sludge, and their hydrochars on some agronomic traits and chlorophyll index of rice plants in a sandy loam soil contaminated with lead (Pb) under greenhouse conditions. The research was conducted as a factorial experiment in a completely randomized design with three replications and two factors of organic matter at 11 levels (control, rice straw, rice straw hydrochar, sewage sludge, sewage sludge hydrochar, rice straw + rice straw hydrochar, sewage sludge + sewage sludge hydrochar, rice straw + sewage sludge, rice straw hydrochar + sewage sludge hydrochar, rice straw hydrochar + sewage sludge, sewage sludge hydrochar + rice straw), and Pb at two levels of 0 and 500 mg/kg as lead nitrate. The results showed that soil contamination with Pb significantly reduced leaf chlorophyll index, plant height, panicle dry matter, panicle length, leaf number, leaf width, and stem diameter. By application of sewage sludge and its hydrochar, agronomic traits of rice were significantly increased, and this increase was even higher in the presence of sewage sludge than its hydrochar. The application of rice straw decreased panicle dry matter and leaf number and increased the ratio of shoot dry matter to that of root and had no significant effect on other traits. The application of rice straw hydrochar reduced shoot and root dry matter, leaf number, and leaf length. The results showed that integration of sewage sludge and its hydrochar with rice straw and its hydrochar can reduce the negative effects of rice straw and its hydrochar and Pb toxicity.

    Keywords: Heavy Metals, Hydrothermal Carbonization, Integrated Soil Fertility Management, Paddy Soil, Toxicity
  • Reyhaneh Abbasi Esakan, Behnam Dovlati *, Ebrahim Sepehr, Marziyeh Piri Pages 43-54

    The adsorption and desorption processes play a crucial role in the solubility of boron (B) in soil solutions.  To investigate the effect of leonardite on the adsorption and desorption processes of B, an experiment was conducted on four calcareous soil samples at three weight levels of 0%, 2%, and 4%, along with nine B concentration series (0-120 mg/L) using a 0.03 M sodium chloride background solution. A 0.03 M sodium chloride solution was utilized for the desorption of boron. The B adsorption data were fitted to Langmuir (R² = 0.85-0.96), Freundlich (R² = 0.62-0.88), Temkin (R² = 0.77-0.98), and Dubinin-Radushkevich (R² = 0.94-0.99) models. The results indicated that the addition of leonardite reduced the adsorption parameters of B, including the maximum single-layer adsorption of Langmuir (qmax) and the Langmuir adsorption energy (KL), as well as the maximum adsorption capacity of Dubinin-Radushkevich (qs). Applying 4% of leonardite resulted in a 32% reduction in qmax in soil 1. The average adsorption energy (E) calculated using the Dubinin-Radushkevich equation indicates a physical adsorption of B in soils, as E is less than 8 kJ/mol. Furthermore, application of leonardite inceased desorption of B in soils, leonardite's effect was 4% more than 2%. Therefore, the application of leonardite can increase the boron toxicity levels in soils, especially in calcareous soils.

    Keywords: Boron, Leonardite, Adsorption Isotherm, Calcareous Soil, Desorption
  • Seyed Mohammad Hoseini Badashiani, Ahmad Heidari *, Alireza Raheb, Hassan Etesami, Mohammadreza Bihamta Pages 55-74

    The aim of this study is to combine organic, inorganic materials and selected microorganisms to modify the physical, chemical and biological characteristics of a non-saline sandy Entisol (0-20 cm), from NajmAbad, Karaj, aeolian sediments. This research was conducted in the frame of factorial Completely Randomized Design (CRD) with three levels of bentonite 0, 20 and 40 Mgha-1, carboxymethyl cellulose 0, 3 and 5 gkg-1 and a mixture of two isolates of endophytic bacteria (Pseudomonas sp) and rhizosheath (Pantoea agglomerans) at three levels 0, 20, and 40 mLkg-1, in a total of 27 treatments with 3 replicates (81 samples). Multivariate statistical methods, including Principal Component Analysis (PCA), hierarchical clustering, and two-step clustering were utilized for the analysis. Based on the results of the two-step clustering, the following variables were identified as the most significant variables: available Fe (RI=1), mean weighted diameter of peds (RI=0.99), field capacity (RI=0.97), total N (RI=0.87), available K (RI=0.83), and dehydrogenase activity (RI=0.8). Variables including Fe available with a range of 1.75 to 7.08 mg kg-1, mean weight diameter with a range of 0.31 to 1.15 mm, total nitrogen with a range of 0.014 to 0.06%, field capacity with a range of 8.03 to 12.82%, available K with a range of 280.8 to 416.66 mg kg-1 and dehydrogenase enzyme activity with a range of 0.07 to 0.148 μgTPF (g soil 24 h)-1, had the highest effect in the clustering treatments. The results of this study showed that the treatments B20C5M20, B40C5M10, B40C5M20, B40C3M20 and B40C3M10 have better performance to modify certain soil properties compared to other treatments.

    Keywords: Endophyte, Bentonite, Rhizosheath, Carboxymethyl Cellulose
  • Yaser Hamdiahmadabad *, Abdolmajid Liaghat, Teymour Sohrabi, Ali Rasoulzadeh, Jamal Ahmadaali Pages 75-90

    Irrigation performance evaluation is needed for hydrological planning and as the first step to improve water management, one of the performance evaluation criteria is the relative annual irrigation supply index (ARIS), which is used in agriculture and water resources management to evaluate the adequacy of water supply for irrigation in the length of a cropping period is used. Therefore, the purpose of this research is to investigate the ARIS index and water productivity indices for different plants (wheat, seed corn, corn, maize, sugar beet, cotton, alfalfa and soybean) in two surface and center pivot irrigation systems in It was Moghan Plain where three indices 〖WP〗_T ،〖WP〗_eg and 〖WP〗_en were used to check water efficiency. This research was conducted in 13 combinations of irrigation system - crop in the area of 647 hectares. The results showed that the ARIS index for the studied area varied from 0.73 to 2.21, so that the overall average was 1.27 with an overall standard deviation of 0.15, which indicated the application of heavy irrigation in the fields. Regarding the irrigation systems, the average ARIS for surface and center pivot irrigation was 1.60 and 0.89, respectively. Also, in terms of plant type, soybean and corn had the lowest and highest ARIS values with 0.73 and 1.73, respectively. On the other hand, the investigation of technical and economic efficiency of water for main crops and irrigation systems showed that maize and seed corn and cotton in the surface irrigation system had the lowest value, while sugar beet and corn under center pivot irrigation system had the highest value of water economic efficiency index. Considering the volume of water consumption, water productivity and gross productivity, the best option for cultivation in the wheat crop area was recommended. Also, in terms of water consumption and productivity, according to the type of irrigation system, center pivot system is more efficient than surface system, and the development of this system is recommended.

    Keywords: Water Efficiency, Moghan Plain, Surface Irrigation System, Center Pivot Irrigation System, Annual Relative Supply Index Of Irrigation
  • Ahad D. Milan, Samaneh Aghaei, Hossein Asadi * Pages 91-104
    One of the most important problems in the soil erosion research is the dependency of measurements and estimates on the scale. Recently, studies in the field of soil erosion scaling have resulted in development of some different models. This research aimed to investigate the scaling of rill erosion in field conditions. Artifitial rills with length of 1 to 8 meters and width of 5 cm were created in a plot with a slope of 5% in an agricultural soil with sandy loam texture and weak aggregate stability. The experiments were caried out under two target flow rates of 0.11 and 0.24 liters per second. Sediment concentration was measured during the event for 30 minutes, and its time changes were investigated along different rills. To scale rill erosion, the changes with rill length of the mean sediment concentration and particle detachment rate, both at three initial unsteady, final steady and total event conditions, were evaluated and modeled. The temporal changes of sediment concentration exhipited an exponentially decreasing trends almost in all cases. The average sediment concentration increased linearly with rill length (spatial changes) at lower flow rates, and exponentially (reaching a certain limit) under the higher flow rates in all three conditions. Also, the particle detachment rate decreased exponentially with rill length under both flow rates in all three cases of unsteady, steady and total event averages. The results generally confirmed the models and theories of the exponential decrease in the particle detachment rate with increasing rill length.
    Keywords: Particle Detachment Rate, Power Law Equation, Rill Length, Sediment Concentration
  • Maedeh Keyvanfar, Somaye Janatrostami *, Afshin Ashrafzadeh Pages 105-126

    Urban wetlands are rapidly deteriorating due to urbanization and wastewater disposal, posing a threat to water quality and human livelihoods. Assessing the water resources carrying capacity (WRCC) of these wetlands is crucial to facilitate sustainable development and synergy between economic growth and water resource conservation. This study evaluated the WRCC of Anzali Wetland, located in the Fumanat region of Gilan Province, over a 10-year period (2011-2021). eight evaluation indicators were defined based on available data and information, considering three subsystems: water resources, economy, and environment. Each indicator was classified into four levels: I (loadable), II (weak), III (critical), and IV(Overload). The weight of each indicator was calculated using three methods AHP, Entropy, and CRITIC. The weights obtained from the three methods were combined using the geometric mean. Subsequently, the annual values of each indicator, along with their corresponding weights and four evaluation levels, were applied to a model combining Grey Relational Analysis (GRA) and Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS). Finally, based on the annual WRCC results, the obstacle factors were identified. The WRCC assessment indicated that the wetland has been in a overloading condition (IV) since 2013. The water resources subsystem is in a critical or overloading condition, reducing the overall carrying capacity, while the economic subsystem contributes to this capacity. According to the obstacle degree model results, the four main factors affecting the WRCC include the quality of incoming water, the percentage of water supply required, the percentage of water supply for upstream areas, and the ratio of total available water to the population.

    Keywords: Barrier Degree, Composite Weights, Evaluation Indicators, Water Resources Carrying Capacity
  • Fatemeh Khodayar, Mohammadreza Ansari *, Saeid Hojati, Elham Khodayar Pages 127-150

    Monitoring and controlling the level and sources of dust are crucial in the face of climate change and the development of suitable predictive approaches that directly impact the environment and human health. This study aims to estimate the concentration of PM10 in the city of Ahvaz using various machine learning models. Climate variables and the Aerosol Optical Depth (AOD) index, derived from the MODIS sensor at a wavelength of 476 nanometers, were used as influential variables in estimating PM10 concentration in three scenarios: combining AOD with PM10 (scenario 1), combining climate variables with PM10 (scenario 2), and combining climate variables and AOD with PM10 (scenario 3) .Using six machine learning algorithms, namely Random Forest Regression (RFR), Gradient Boosting Regression (GBR), Artificial Neural Networks (ANN), AdaBoostR with DTR, Support Vector Regression (SVR), and Decision Tree Regression (DTR), the PM10 concentration was estimated in different scenarios, considering accuracy and precision coefficients. The most influential variables in estimating PM10 concentration were determined to be sunshine hours, minimum visibility, maximum wind speed, and the AOD index. The GBR linear regression model, with R2, MAE, RMSE, and IOA coefficients of 0.76, 0.31, 0.49 and 0.93 respectively, was found to be the most suitable model for estimating PM10 concentration in scenario 3. the results showed that incorporating the AOD index alongside climate variables improved the model's performance in estimating PM10 concentration. The proposed final model can be used for daily estimation of PM10 particles.

    Keywords: Machine Learning Algorithms, Climatic Variables, AOD Index, PM10
  • Safoura Pirouzmehr, Saeid Shabanlou *, Fariborz Yosefvand, Behrouz Yaghoubi, Ahmad Rajabi, Mohammadali Izadbakhsh Pages 151-170

    Measuring the flow of rivers is one of the most important issues in river management, that's why it is always tried to use accurate methods for its measurement. The aim of this study is to enhance the performance of Support Vector Regression (SVR) model using the Gray Wolf Optimization (GWO) algorithm for monthly river flow modeling. For this purpose, the monthly data of river flow, precipitation and temperature during 15 years (from 1400 to 2015) are used. The trial and error procedure is used to select the best input variables to the SVR and GWO-SVR models. Based on the results of this method, Q(t-1), R(t-1), T(t-1) are the best independent variables for simulating the variable Q_t. 80% of all data are used for training and 20% for validating the SVR and GWO-SVR models. Also, R^2, RMS and NSE indices are utilized to evaluate the efficiency of the models, linear (LKF), polynomial (PKF), radial basis function (RBF), and sigmoid (SKF) activation functions are used to develop the models. First, the trial and error procedure is used to determine the parameters of the activation functions. Based on the results of this study, the SVR model with the polynomial activation function has the best performance in the training and validation stage, and the worst performance with the linear activation function in the training and verification stages. Then, the GWO algorithm is used to determine the parameters of the activation functions. Based on the results, the SVR model performs better with the GWO algorithm. Therefore, to simulate the monthly flow of river using this model, it is better to use the GWO algorithm instead of the trial and error procedure.

    Keywords: Monthly River Flow, Support Vector Regression, Gray Wolf Optimization Algorithm, Water Resources Management
  • Hadis Khosravian Chatroodi, Alireza Raheb *, Ahmad Heidari, Sara Talaee Khosrowshahi, Khodabakhsh Goodarzvand Chegini, Mostafa Abdollahpour, Hamidreza Mokhtari Esfidvajani Pages 171-186

    Drought and desertification are significant environmental and agricultural challenges in Iran and worldwide, which exacerbated by inefficient water consumption patterns. Given the considerable extent (43 million hectares) of low-yield desert lands in Iran, which generally have light-textured soils, it is essential to rehabilitate these lands and manage their water resources to enhance soil productivity. Therefore, the primary objective of this study is to determine the optimal amounts of bentonite and nano-bentonite as natural soil amendments and to evaluate their effectiveness in improving the physical and chemical properties of sandy soil. In this study, each level of bentonite, including rates of 10, 20, and 30 ton ha-1, was applied in combination with nano-bentonite levels of 0.25, 0.75, and 2.5 ton ha-1. These experimental treatments were mixed with the soil and incubated for three months at a temperature of 25°C and 80% field capacity. After the incubation period, soil properties, including saturation percentage (SP), bulk density (BD), texture, electrical conductivity of the saturated paste extract (ECe), Ph and cation exchange capacity (CEC), were measured. The experiment was conducted in a completely randomized design with 10 treatments in three replications for bentonite and nano-bentonite, and the experimental data were analyzed using Minitab 16 software. Results showed that the treatment with bentonite at 30 ton ha-1 and nano-bentonite at 2.5 ton ha-1 had significant positive effects on the measured physicochemical properties of the soil. Analysis of variance revealed that bentonite and nano-bentonite treatments had significant effects on soil CEC, ECe, BD, and SP. Clustering of the results further indicated that the treatments of 30 ton ha-1 of bentonite plus 0.75 ton ha-1 of nano-bentonite and 30 ton ha-1 of bentonite plus 2.5 ton ha-1 of nano-bentonite had the greatest impact on improving the physical and chemical properties studied. Considering the experimental data, statistical results, and clustering of the treatments, the application of 30 ton ha-1 of bentonite plus 2.5 ton ha-1 of nano-bentonite was selected as the most suitable treatment for amending sandy soils in arid and semi-arid regions. This treatment effectively contributed to improving the physical and chemical properties of sandy soil, including reducing BD, increasing SP, enhancing CEC and OC content, and lowering soil ECe.

    Keywords: Clay, Nanoclay, Soil Improvement, Soil Productivity, Superabsorbent
  • Fatemeh Heidari Chenari, Ramin Fazloula *, Esmaeil Nikzad Tehrani Pages 187-205
    Determining and predicting runoff is a crucial step in the proper use of water resources. This research aims to calibrate and validate the HEC-HMS model and simulate rainfall-runoff for continuous data series in the Tajan basin based on climate change Scenarios. In this research, the data recorded during the years 2002-2009 were used for the calibration stage and the data recorded during the years 2010-2016 were used for the verification stage. The results of model calibration showed that the correlation coefficient between observed and simulated discharge values was equal to 0.81 and the Nash-Sutcliffe coefficient was equal to 0.68, which indicates a good match between the mentioned data. Also, in the verification stage, the correlation index and Nash-Sutcliffe coefficient were equal to 0.80 and 0.63, respectively, confirming that the model shows a good estimate for the observations. In the next step, data values in the daily time scale for the period of 2020-2049 were loaded in the model and basin runoff was simulated for this period. The results showed that the amount of discharge in the future period compared to the base period would decrease strongly under both RCP 8.5 and RCP 2.6 climate change scenarios, and only in the RCP 8.5 scenario, the discharge will increase a little compared to the base period in August, September, October and November. The simulation results showed that the amount of discharge in summer and autumn under the RCP 8.5 scenario will increase more than in the RCP 2.6 scenario.
    Keywords: Daily Discharge, Hydrologic Model, Runoff, RCP 2.6, RCP 8.5
  • Javad Faroudi *, Mohammad Ghorbanian Kerdabadi Pages 207-228
    Nowadays, the successful countries in agricultural water management have attempted to address the challenges in this sector by “reducing their being in charge” and "transferring the management of agricultural water to stakeholders". In Iran, despite valuable experiences in efficient traditional water management and water users’ associations, significant achievements have not been gained. Therefore, the aim of this paper is to accurately identify the factors influencing the participatory management, its contexts, motivations, impediments, and ultimately to propose some mechanisms for implementing participatory management in agricultural water management. A content analysis method was employed, utilizing library resources (A total of 78 cases from 1971-2024). The results of this research indicate that the main reasons for the lack of successful achievements in participatory water management are mainly embedded in the absence of belief and conviction at the national level and the lack of necessary will among decision-making institutions to institute for participatory water management; the dominance of a technocratic approach in the water sector; the unclear legal status of water user associations and their weakness in technical, financial, economic, legal, and cultural aspects for accountability; the instability of supportive policies in establishing and organizing these associations. To institutionalize participatory irrigation management, it is essential to establish and formalize water user associations, delegate responsibilities and authorities in accordance with the country's seventh development plan, clearly define and provide water services, ensure mutual participation and accountability between the government and stakeholders, and ultimately establish a demand-driven support system based on cost-sharing.
    Keywords: Stakeholders, Conceptual Model, Water Governance, Water User Association, Participatory Irrigation Management
  • Hooman Kheybar, Seyed Mohsen Sajjadi *, Javad Ahadiyan, Mehdi Ghomeshi Pages 229-246
    The side weir is a widely used structure for the diversion of flow in channels and waterways. In this study, a new type of side weir, referred to as the pivot side weir (a type of inclined sharp-crested weir) with a sill, was introduced to investigate its discharge coefficient and efficiency. The experiments were conducted in the hydraulic laboratory of the Faculty of Water Engineering at Shahid Chamran University of Ahvaz. The performance of the models PSW (pivot side weir with a sill and open overflow sides), PSW-C (pivot side weir with closed overflow sides), and PSW-HC (pivot side weir with an open upstream side and closed downstream end) was evaluated against the control model R (rectangular sharp-crested side weir) in relation to the upstream Froude number ranging from 0.3 to 0.54, under a constant ratio of upstream depth to weir height and at opening angles of 30, 45, and 60 degrees towards the main channel. The results indicated that the models introduced in this study were more efficient than the control model, exhibiting higher discharge coefficients and efficiencies. Calculations showed that in the primary models, the discharge coefficient increased by up to 80% and efficiency by up to 70% compared to the control model. Furthermore, when comparing the primary models with each other, it was observed that the average discharge coefficient and efficiency of the PSW-HC model increased by approximately 7% and 5%, respectively, compared to the PSW model, and by 22% and 8% compared to the PSW-C model.
    Keywords: Weir Sill, Efficiency, Side Weirs, Pivot Weirs, Discharge Coefficient
  • Ayoub Avizhgan, Karim Shahbazi *, Mostafa Marzi, Arzhang Fathi-Gerdelidani Pages 247-263
    This research aims to determine and validate the relationship between the electrical conductivity (EC_e), cations and anions concentration in the extract of saturated soil paste and the relevant parameters in the extract of soil-to-water ratios namely 1:1, 1:2.5, and 1:5 in non‐gypsiferous soils with different textures. Accordingly, 64 soil samples from different regions of Iran were selected and EC, and cations and anions concentration in both saturated past extract and soil-to-water ratios extract were determined. Moreover, the soils were categorized into three texture classes: fine-, medium-, and coarse-textured. To develop and validate the overall relationships between EC_e and EC of different ratios, 43 soils were used for relationship development, and 21 soils were used for relationship validation. The results demonstrated that in the fine-textured soils, 〖 EC〗_e=2×EC_ (1:1) =4×EC_ (1:2.5) =8×EC_ (1:5); in the medium-textured soils, 〖 EC〗_e=2×EC_ (1:1) =5.5×EC_(1:2.5)=10×EC_(1:5); and in the coarse-textured soils, 〖 EC〗_e=2×EC_(1:1)=3×EC_(1:2.5)=6~8×EC_(1:5). Therefore, despite the limited number of soils, it can be recommended to use EC_ (1:1) for estimating 〖 EC〗_e since the regression relationship between these two methods remains constant and equal to two times of 〖 EC〗_e across three texture classes. Regardless of the soil texture, the following relationship was obtained for all studied soils; 〖 EC〗_e=2×EC_ (1:1) =5×EC_ (1:2.5) =10×EC_ (1:5). Also, the results of the validation of different relationships showed that the soil-to-water ratio of 1:1 due to lower errors, closer equation slope to 1:1 line and higher determination coefficient (R^2=0.99) gives a more accurate 〖 EC〗_e estimation compare to the other two ratios. Regarding the concentration of cations and anions, it can be recommended to use the 1:1 extract instead of saturated past extract, especially for non-saline soils, and provides a larger volume of extract.
    Keywords: Electrical Conductivity, Saturated Soil Paste Extract, Soil Salinity, Soil To Water Ratios
  • Motahare Abedinzadeh, Naeimeh Enayatizamir *, Ehsan Shokri, Shahla Kianamiri Pages 265-280
    Human pathogens such as Salmonella enter agricultural soils from various sources. Salmonella is one of the most common food-borne microorganisms and is a causative agent of infections shared between humans and animals. In the current study, some plant growth-promoting bacteria were used to control the pathogen Salmonella typhimurium. The results showed that, in order, 1) Bacillus rugosus CS5, 2) Bacillus vallismortis AS4, 3) Priestia aryabhattai CL1 and 4) Bacillus sp. SS4 had the highest inhibitory effect on the grrowth of Salmonella in liquid medium. However, in solid medium, the bacteria 1) B. vallismortis AS4, 2) B. rugosus CS5, 3) P. aryabhattai CL1 and 4) Bacillus sp. SS4 exhibited the greatest inhibition of this pathogen's growth. The ability to produce siderophores, proteases, lipases, and hydrogen cyanide was investigated in these four bacteria. All four bacteria were capable of producing siderophore. The highest protease production index, with values of 2.5 and 2.9, belonged to P. aryabhattai CL1 and B. rugosus CS5, respectively. B. vallismortis AS4 was capable of producing lipase. Both P. aryabhattai strain CL1 and B. rugosus strain CS5 had the ability to produce HCN, with values of 0.48 mg/mL and 0.2 mg/mL, respectively. The simple impact of four separate bacteria and a microbial consortium on the Salmonella population in soil was investigated. The results showed that the Salmonella population decreased 15 days after inoculation due to the treatments. The greatest reduction in the the population of this pathogen was related to the microbial consortium and the Bacillus sp. strain SS4 treatment, with a 92 % and 98 % reduction in population compared to the control, respectively. The findings indicate a positive effect of plant growth-promoting bacteria in soil for controlling S. typhimurium, which could reduce the negative impacts of the pathogen's presence in soil, thereby enhancing human health and food security.
    Keywords: Hydrogen Cyanide, Protease, Salmonella, Siderophore, Soil