فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال پنجاه و ششم شماره 2 (پیاپی 110، اردیبهشت 1404)

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و ششم شماره 2 (پیاپی 110، اردیبهشت 1404)

  • تاریخ انتشار: 1404/02/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • عباس پورمیدانی*، علی اشرف جعفری، راضیه عظیمی، ابراهیم شریفی عاشورآبادی صفحات 281-291
    این تحقیق با هدف معرفی مناسب ترین اکسشن در گونه های T.kotschyanus و T.lancifolius جنس آویشن جهت توسعه کشت در شرایط آب و خاک لب شور در ایستگاه تحقیقات شوری پردیسان قم اجرا گردید. بذور 7 اکسشن به همراه شاهد (گونهT.vulgaris) در دی ماه 1396 در گلخانه و در جی فی پات کشت و فروردین سال بعد نشاء های گلدانی در زمین اصلی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار کشت شدند. در این آزمایش عملکرد اندام هوایی، درصد و عملکرد اسانس در دو سال و درصد ترکیبات اسانس در سال دوم اندازه گیری و تعیین شدند. اسانس گیری به روش تقطیر با آب و تجزیه اسانس به روش کروماتوگرافی گازی انجام گردید. نتایج تجزیه واریانس مرکب صفات نشان داد، اثر جمعیت، سال و اثر متقابل سال در جمعیت در تمام صفات در سطح احتمال یک یا پنج درصد معنی دار بود.  نتایج مقایسه میانگین صفات در گونه های تحت بررسی نشان داد، میانگین گونه T. lancifolius از نظر عملکرد اسانس در سال اول، دوم و میانگین سال ها برتر از میانگین دو گونه دیگر بود. در بین چهار جمعیت T. kotschyanus جمعیت های 5 و 70 از نظر درصد و عملکرد اسانس برتر از سایر جمعیت های این گونه بودند. جمعیت 48 از گونه T. lancifolius از نظر بسیاری از صفات به تنهایی و یا با جمعیت 45 از همین گونه برتر از سایر جمعیت ها بود. در مجموع جمعیت های 48 و 45 بترتیب از مناطق خرم آباد و فریدونشهر از گونه T.lancifolius و جمعیت های 5 و 70 از گونه T.kotschyanus بترتیب از مناطق قزوین و ارومیه می توانند جهت توسعه کشت در مناطق دارای آب و خاک لب شور و نیز به عنوان کاندید جهت معرفی ارقام امید بخش این گونه ها در این شرایط معرفی شوند. کموتیپ های کارواکرول در اکسشن های قزوین 1 و 2، تیمول در اکسشن نقده و ژرانیول در اکسشن قزوین1 شناسایی شدند.
    کلیدواژگان: آویشن، ترکیب اسانس، تیمول، شوری و گیاهان دارویی
  • مژگان یگانه*، کامبیز بازرگان، کریم شهبازی، فردین حامدی، پیمان کشاورز، احمد بایبوردی، حمیدرضا رحمانی، کبراسادات هاشمی نسب صفحات 293-307
    تولید کمپوست از بخش تجزیه پذیر زباله شهری یکی از راه های مدیریت زباله است. این پژوهش با هدف بررسی کیفیت کمپوست های کشور، انجام شد. از کمپوست های کارخانه های تهران (درجه یک و دو)، مشهد، کرمانشاه، تبریز، اصفهان، شاهین شهر، لنجان و نجف آباد به مدت دو سال نمونه برداری شد. نیتروژن، فسفر، پتاسیم، سرب کل، نیکل کل، کروم کل، کادمیم کل، آرسنیک کل،کبالت کل، مواد خارجی، رطوبت، هدایت الکتریکی و اسیدیته در نمونه ها اندازه گیری شد. هیچ یک از کمپوست های تولیدی کشور، دارای شرایط پایدار کمپوست استاندارد نبودند و حداقل در یک یا چند پارامتر دارای عدم انطباق با استاندارد ملی ایران بودند. میانگین غلظت کادمیم، سرب، نیکل، کروم، کبالت و آرسنیک در نمونه ها به ترتیب 27/3، 134، 69، 76، 90/7، 3 میلی گرم در کیلوگرم وزن خشک بود که به ترتیب 5/6، 16، 2/11، 47/9، 59/0 و 0 درصد عدم انطباق با استاندارد ملی را نشان می دهد. pH با میانگین 32/7 دارای 13/4 درصد عدم انطباق با استاندارد بود، EC(dS/m)، OC (%)، C:N، N (%)،(%)  P2O5،(%)  K2O و رطوبت (%) به ترتیب دارای میانگین 71/5، 7/20، 7/12، 81/1، 01/1، 96/0 و 6/23 بودند که در مقایسه با استاندارد ملی، به ترتیب 10/7، 5/80، 68، 4/36، 7/96، 0 و 4/31 درصد عدم انطباق با کمپوست درجه یک را نشان می دهند. برای استفاده در زمین های کشاورزی، لازم است کمپوست های تولیدی از نظر محتوای کربن آلی و سپس فلزات سنگین و بویژه سرب مورد بررسی قرار بگیرند و تلاش برای بهبود کیفیت در جهت رفع عدم انطباق ها صورت بگیرد.
    کلیدواژگان: پایش، عدم انطباق، فلزات سنگین، کربن آلی، کمپوست زباله شهری
  • نادیا حسنلو، پردیس علی پور، علی مریدی*، رضا خلیلی صفحات 309-330
    آگاهی از کیفیت آب رودخانه ها برای برنامه ریزی و حفاظت منابع آبی ضروری است. کفزیان، به ویژه درشت بی مهرگان کفزی، به طور دقیق برای شرایط کیفی آب را نشان می دهند. در این پژوهش برای محاسبه شاخص های کیفی IRWQISC و NSFWQI و زیستی BMWP، ASPT، FBI و شانون وینر، 6 ایستگاه در مسیر رودخانه ارس انتخاب شد (3 ایستگاه قبل و 3 ایستگاه بعد از شهر آگاراک). نمونه برداری ها در پاییز 1401 انجام شد و پارامترهای مختلف مانند کدورت، دمای آب، اکسیژن محلول، نیترات، فسفات کل، کلیفرم مدفوعی، BOD5، EC و PH اندازه گیری شد. درمجموع 21 گروه از کفزیان شناسایی شد و ایستگاه 2 با 17 گروه زیستی بیشترین تنوع و ایستگاه 4 با 7 گروه کمترین تنوع را داشت. نتایج NSFWQI نشان داد که آب ایستگاه 1 دارای کیفیت خوب و بقیه ایستگاه ها دارای کیفیت متوسط است. بر اساس IRWQISC، ایستگاه های 1 و 3 دارای کیفیت متوسط و بقیه ایستگاه ها کیفیت نسبتا بد دارند. شاخص BMWP کیفیت ایستگاه های اول تا سوم را متوسط و ایستگاه های چهارم تا ششم را بد ارزیابی کرد. شاخص ASPT نشان داد که ایستگاه های اول، دوم، پنجم و ششم دارای آلودگی متوسط احتمالی و ایستگاه های سوم و چهارم دارای آلودگی شدید احتمالی هستند. شاخص HFBI کیفیت آب را در ایستگاه های اول، سوم، چهارم و پنجم خوب، ایستگاه دوم ضعیف و ایستگاه ششم متوسط ارزیابی کرد. شاخص شانون - وینر نیز کاهش کیفیت آب از ایستگاه اول به سوم و افزایش آن از ایستگاه سوم به بعد را نشان داد. تحلیل ضرایب همبستگی نشان دهنده همبستگی مثبت بین کدورت، BOD، نیترات و فسفات بود. این نتایج نشان دهنده آلودگی ایستگاه های بعد از آگاراک و کاهش کیفیت آب در این ناحیه به دلیل وجود یک کانون آلاینده محیطی در آگاراک است که باعث تغییر جامعه زیست مندان کفزی و شرایط اکولوژیکی منطقه شده است.
    کلیدواژگان: رودخانه ارس، معدن آگاراک، شاخص زیستی، Irwqisc، NSFWQI
  • فرشته نورمحمدی ده بالایی، آرش آذری*، علی اکبر اختری صفحات 331-349

    پیش بینی دقیق و قابل اعتماد رواناب نقش مهمی در مدیریت منابع آب داشته، اما ماهیت پیچیده این پارامتر می‎تواند چالش‎های عمده‎‍‎ای را برای توسعه مدل‎های پیش‎بینی مناسب ایجاد کند. دو مدل هیبرید براساس ترکیب دو مدل خطی و غیرخطی ساده برای مدل سازی رواناب ماهانه در ایستگاه هیدرولوژیکی 02PL005 در حوزه رودخانه سنت لارنس در کشور کانادا پیشنهاد گردیده است. مدل خطی میانگین متحرک اتورگرسیو فصلی SARIMA برای پرداختن به ویژگی‎های خطی و فصلی رواناب پیشنهاد شده است. در حالیکه مدل پرسپترون چند لایه (MLP) و ماشین یادگیری افراطی(ORELM) برای پرداختن به ویژگی‎های غیرخطی داده‎ها از طریق یادگیری ماشین و تشخیص الگو به کار برده شده است. به منظور افزایش دقت مدل سازی در مرحله اول مدل سازی ایستایی و نرمالیته داده‎ها مورد بررسی قرار گرفت و با انجام پیش‎پردازش مناسب داده‎ها برای مدل سازی در بخش خطی آماده گردیدند. سپس با تعریف زیرسناریوهای مختلف و انجام مدل سازی از طریق مدل خطی، بهترین مدل خطی از طریق آماره های ریاضی مختلف شامل MAE، RMSE، R و AIC انتخاب گردید. در مرحله پایانی باقیمانده‎های مدل خطی توسط دو مدل غیرخطی شامل ANN و ORELM مدل سازی گردیدند. مقایسه نتایج مدل‎های هیبرید پیشنهادی نشان داد که مدل هیبرید SARIMA-ORELM با AIC=249.29، R=0.71، MAE=11.2 و RMSE=14.33  در تمامی معیارهای ریاضی بهتر از مدل SARIMA-MLP عمل می‎کند. همچنین نتایج مدل‎های هیبرید با مدل‎های متداول MLP، ORELM و SARIMA مقایسه گردید.

    کلیدواژگان: رواناب ماهانه، مدل هیبرید، MLP، ORELM SARIMA
  • ایوب آویژگان، حسین اسدی*، محمود عرب خدری، حمزه نور، علی اکبر نظری سامانی صفحات 351-371

    هدف از این تحقیق تعیین فاکتور فرسایش ‏پذیری (K) معادله جهانی هدر رفت خاک (USLE) به روش مستقیم با بهره گیری از کرت‏های رواناب طبیعی  و مقایسه آن با روش غیرمستقیم  برآوردی با نموگراف USLE   در مراتع مناطق خشک در پایگاه تحقیقات حفاظت خاک سنگانه واقع در شمال‏شرق ایران بود. داده ‏های هدر رفت خاک در 19 کرت‏ با طول 20 و 25 متر، و شرایط مختلف از نظر خاک، شیب، پوشش گیاهی و سنگریزه سطحی تحت 20 رخداد بارندگی از سال 1379-1375 و 1388-1385 اندازه گیری شد. نتایج نشان داد شدت متوسط و حداکثر شدت 30 دقیقه‏ای نسبت به شاخص فرسایندگی باران  همبستگی بیش‏تری با هدر رفت خاک داشتند. بر اساس نتایج حاصل شده،  به ترتیب حداقل 12، 14 و 24 برابر  به دست آمده از داده های هدر رفت خاک میانگین بلندمدت سالانه، سال با بیش‏ترین سهم از کل هدر رفت خاک و شدیدترین رخداد  است. دلایل احتمالی اصلی برای این بیش‏ برآوردی شدت کم رخدادهای فرساینده و عدم قطعیت‏ های مربوط به اندازه‏ گیری هدر رفت خاک و دیگر فاکتورهای مدل USLE در مراتع خشک هستند. بنابراین، بر اساس بیش ‏برآوردی نموگراف USLE، تحقیقات بیش‏تری به ویژه با دوره آماری طولانی‏تر یا با استفاده از شبیه‏ ساز باران با شدت 63 میلی‏متر بر ساعت در شرایط میدانی برای توسعه روابط مناسب برای برآورد فاکتور K در مراتع مناطق خشک مورد نیاز است.

    کلیدواژگان: شدت بارندگی، کرت فرسایش، مدلسازی فرسایش، هدر رفت خاک
  • پردیس خاجی، عبدالامیر معزی*، نعیمه عنایتی ضمیر، ندا مرادی، اکبر کریمی صفحات 373-388

    در خاک های آهکی مناطق خشک و نیمه خشک ماده آلی کم، مقدار کربنات کلسیم زیاد و pH قلیایی سبب کاهش فعالیت میکروبی وکاهش فراهمی عناصر غذایی به ویژه فسفر و به دنبال آن محدودیت در رشد گیاهان می شود. این پژوهش با هدف بررسی تاثیر بیوچار حاصل از بقایای برداشت سبز نیشکر و بیوچارهای اصلاح شده با FeCl2، ZnCl2، اسید سیتریک و اسید اگزالیک بر برخی ویژگی های شیمیایی و زیستی یک خاک آهکی انجام شد. آزمایش به صورت طرح کاملا تصادفی با شش تیمار شامل 1- شاهد (C)) بدون بیوچار) 2- بیوچار اصلاح نشده (B)  3- بیوچار اصلاح شده با اسید سیتریک (CAB)، 4- بیوچار اصلاح شده با اسید اگزالیک (OXB)، 5- بیوچار اصلاح شده با ZnCl2 (ZnB) و 6- بیوچار اصلاح شده با FeCl2 (FeB)  در 3 تکرار  اجرا شد. بیوچار در دمای 350 درجه سلسیوس تهیه و پس از اصلاح شیمیایی، به مقدار یک درصد با 300 گرم خاک مخلوط شده و نمونه ها به مدت سه ماه در دمای ثابت (25±2 درجه سلسیوس) نگه داری و در پایان آزمایش برخی ویژگی های شیمیایی و زیستی خاک اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد کاربرد بیوچارها سبب کاهش pH خاک (66/0-03/0 واحد)، افزایش پارامترهای هدایت الکتریکی (57/0-13/0 واحد)، ظرفیت تبادل کاتیونی (9/43-0/17 درصد)، کربن آلی کل (29/2-21/2 برابر)، غلظت فسفر قابل دسترس (2/96-1/52 درصد)، تنفس میکروبی خاک (3/69-9/42 درصد) و کربن زیست توده میکروبی خاک (7/93-2/54 درصد) شد که در این میان تیمار بیوچار اصلاح شده با اسید سیتریک بیشترین تاثیر معنی دار را بر ویژگی های بررسی شده داشت. به طور کلی بیوچار تهیه شده از بقایای برداشت سبز نیشکر و اصلاح شده با اسید سیتریک می تواند ماده آلی خاک، فراهمی عناصر غذایی و ویژگی های زیستی خاک در شرایط خاک مورد استفاده، موثر باشد.

    کلیدواژگان: بیوچار اصلاح شده با اسید، بیوچار اصلاح شده با نمک فلزات، فسفر قابل دسترس، فعالیت میکروبی، ماده آلی
  • مریم زاهدی فر*، ادریس گویلی کیلانه صفحات 389-410

    پژوهش حاضر به منظور بررسی اثر محلول پاشی کود مایع آلی زرگرین بر رشد و ترکیب شیمیایی ذرت رقم سینگل کراس 704 و شاخص بهره وری آب در شرایط تنش خشکی در آبان تا اسفند 1400 انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل چهار سطح محلول پاشی کود آمینواسید زرگرین (با غلظت های صفر، 5/2 در هزار، 5 در هزار و 5/7 در هزار) و سه سطح تنش خشکی (ظرفیت مزرعه، 75 و 50 درصد ظرفیت مزرعه به ترتیب بدون تنش، تنش متوسط و تنش شدید) بودند. در طول فصل رشد طی سه نوبت و در زمان های 5/1، 3 و 4 ماه بعد از کاشت از محلول کود مایع آلی زرگرین با غلظت های ذکر شده برای محلول پاشی استفاده شد. تاثیر تیمارهای به کاربرده شده با روش تجزیه به مولفه های اصلی مطالعه شد. نتایج نشان داد که بیشترین شاخص سبزینگی برگ و وزن تر بلال با محلول پاشی پنج در هزار کود زرگرین و در شرایط تنش شدید خشکی به دست آمد. کمترین تعداد برگ، وزن تر و ارتفاع بوته در تنش شدید خشکی مشاهده شدند درحالی که محلول پاشی کود آلی آن را بهبود بخشید. با افزایش تنش خشکی، غلظت مس، منگنز و روی اندام هوایی ذرت افزایش یافت که به سبب کاهش وزن خشک گیاه در شرایط مواجهه با خشکی است. بیشترین غلظت این عناصر در اندام هوایی ذرت در شرایط تنش، با محلول پاشی در سطح 5/7 در هزار کود آلی به دست آمد. بیشترین شاخص بهره وری آب در شرایط محلول پاشی کود آلی به میزان پنج در هزار در مواجهه با تنش شدید خشکی به دست آمد. نتایج نشان داد که بیشترین همبستگی مثبت میان ویژگی های مورد مطالعه با محلول پاشی پنج لیتر در هزار کود آلی به دست آمد. می توان گفت کاربرد کود آلی از یک سو با کمک به گیاه برای حفظ بیشتر آب و از سوی دیگر با تامین عناصر غذایی ضروری گیاه، سبب افزایش وزن خشک گیاه و کاهش مصرف آب شده و درنتیجه بهره وری آب را بهبود بخشیده است.

    کلیدواژگان: تنش رطوبتی، عناصر غذایی، ترکیب آلی، مصرف آب، محلول پاشی
  • مهدی تبریزچی، یوسف حسن زاده*، محمدتقی اعلمی، حمیدرضا عباس زاده صفحات 411-431

    در پژوهش حاضر مشخصه های هیدرولیکی جریان از جمله سرعت، فشار جریان و اندیس کاویتاسیون در دبی های مختلف ورودی با استفاده از نرم افزار FLOW-3D بررسی شده است. نتایج نشان داد که با عبور جریان از روی سرریز اوجی سرعت در مسیر جریان افزایش یافته و در قسمت شوت این افزایش با شیب ملایمی به روند خود ادامه می دهد. به دلیل شیب تند قسمت تندآب، حداکثر مقدار سرعت جریان در این قسمت رخ داده و نهایتا با ورود به قسمت حوضچه آرامش انرژی دینامیکی جریان مستهلک و به انرژی پتانسیل تبدیل می‏شود. مقادیر فشار جریان در راستای طولی سرریز نشان داد که مقدار این پارامتر با حرکت از بالادست به پائین دست به‏دلیل افزایش سرعت جریان، کاهش می یابد و بیشترین کاهش در قسمت انتهایی تندآب رخ می دهد. بیشترین مقدار سرعت جریان به ازای دبی های ورودی 300 (دبی مینیمم طراحی)، 830 (دبی سیلاب 10000) و 2270 (حداکثر دبی محتمل) مترمکعب بر ثانیه برابر با 25/34، 80/41 و 90/44 متر بر ثانیه بوده که در قسمت انتهایی تندآب به دست آمد. همچنین کمترین مقدار فشار جریان به ازای دبی های مذکور به ترتیب برابر 23/1، 52/1 و 9/5- کیلو پاسکال به دست آمد. بررسی اندیس کاویتاسیون بر روی کف مجرا نشان داد که کف مجرای سرریز به ازای تمامی دبی های ورودی در قسمت تندآب با وقوع پدیده کاویتاسیون مواجه می گردد. بررسی اندیس کاویتاسیون بر روی دیواره های جانبی نشان داد که دیواره های قسمت های سرریز اوجی، سرریز شوت و بخش های ابتدایی تندآب از وقوع پدیده کاویتاسیون در امان هستند. این درحالی است که اندیس کاویتاسیون در قسمت های انتهایی تندآب به کم تر از مقدار بحرانی 2/0 کاهش می یابد. بنابراین، برای اجتناب از وقوع پدیده مخرب کاویتاسیون در این ناحیه، روش هوادهی از کف و دیواره‏های مجرا توصیه می‏شود.

    کلیدواژگان: اندیس کاویتاسیون، سرعت جریان، فشار جریان، سرریز، VOF
  • صفورا ناهیدان*، سارا موحد صفحات 433-444
    تاثیر کاربرد قارچ تریکودرما، هیومیک اسید و منابع فسفر بر فراهمی فسفر خاک و تاثیر آن بر ویژگی های رشد و جذب فسفر گیاه گوجه فرنگی در یک آزمایش گلخانه ای مورد بررسی قرار گرفت. فاکتورهای آزمایشی شامل 1) قارچ (با و بدون Trichoderma koningii)، 2) هیومیک اسید (0، 2 و 4 گرم برکیلوگرم خاک) و 3) منبع فسفر (بدون فسفر، کاربرد تری کلسیم فسفات و سوپر فسفات ساده) بودند. بیشترین مقادیر وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه و شاخص کلرفیل گیاه در تیمار کاربرد قارچ، 4 گرم بر کیلوگرم هیومیک اسید و کاربرد سوپرفسفات ساده مشاهده شد. مایه زنی قارچ باعث افزایش مقدار جذب فسفر ریشه در خاک بدون فسفر، تیمار شده با تری کلسیم فسفات و سوپر فسفات ساده به ترتیب به میزان 7/33، 9/85 و 8/68 درصد شد. بیشترین مقدار فسفر فراهم خاک و جذب فسفر اندام هوایی گیاه در تیمار کاربرد قارچ، سوپر فسفات ساده و مقدار 4 گرم بر کیلوگرم هیومیک اسید مشاهده شد که نسبت به تیمار بدون قارچ، فسفر و هیومیک اسید به میزان 58 و 153 درصد بیشتر بود. در مجموع، استفاده از هیومیک اسید و قارچ تریکودرما به همراه کود شیمیایی فسفره می تواند راهکاری مناسب جهت افزایش فسفر فراهم خاک باشد و جذب فسفر و رشد گیاه گوجه فرنگی را بهبود بخشد.
    کلیدواژگان: هیومیک اسید، آزادسازی فسفر، تریکودرما، کشاورزی پایدار
  • محمدرضا زایری*، مهدی قمشی صفحات 445-462
    مسیرهای خم رودخانه از مناطق مهم در بررسی الگوی جریان به شمار می روند. جریان در خم های رودخانه تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز و گرادیان فشار قرار دارد. با توجه به آنکه رودخانه ها دارای شیب های بستر مختلف بوده اند، بنابراین، مطالعه الگوی جریان سه بعدی در این گونه از مجاری اهمیت بالایی دارد. هدف این مقاله بررسی مولفه های سرعت سه بعدی جریان در خم های ملایم و تند 90 درجه با بستری شیب دار بوده است. آزمایش ها در کانالی با نسبت شعاع انحنای مرکزی به عرض دو، چهار و شش انجام شده که اندازه گیری سرعت جریان با استفاده از سرعت سنج Vectrino که از پیشرفته ترین انواع سرعت سنج هاست، صورت گرفته است. نتایج نشان داد که به دلیل وجود مولفه وزن سیال آب در راستای شیب بستر، حداکثر سرعت طولی جریان در بخش های ابتدایی خم برای خم های ملایم در نزدیکی دیواره خارجی رخ می دهد، درحالی که در بخش های انتهایی به نزدیکی میانه عرض کانال منتقل می شود. در همه اعداد فرود و در همه قوس ها نیم رخ عرضی سرعت به دولایه یکی نزدیک به دیواره خارجی قوس با میزان حداکثر سرعت و در لایه نزدیک به دیواره داخلی نیمرخ حداقل سرعت در فاصله 25 درصدی عرض کانال قابل تفکیک می باشد همچنین مشاهده شد با افزایش دوبرابری عدد فرود از مقدار 05/0 به 1/0 موقعیت بیشینه تنش برشی از محدوده تا زاویه 30 درجه، به محدوده تا زاویه 50 درجه مقطع و در نزدیکی دیواره خارجی امتداد یافته است.
    کلیدواژگان: سرعت سه بعدی، الگوی جریان، سرعت سنج Vectrino، مطالعه آزمایشگاهی
  • حسین فولادی، حمید امیرنژاد، سمیه شیرزادی لسکوکلایه* صفحات 463-481
    هدف اصلی تحقیق حاضر تدوین برنامه کشت بهینه محصولات زراعی حوضه آبریز تجن بود. بدین منظور از دو مدل رایج برنامه ریزی ریاضی قطعی شامل برنامه ریزی خطی و  آرمانی و مدل غیرقطعی برنامه ریزی خاکستری استفاده شد. در این راستا اطلاعات سری زمانی محصولات زراعی منتخب، منابع آب حوضه و میزان مصارف آب در بخش کشاورزی طی سال های 1400-1396 حاصل از گزارشات سالانه کارشناسان سازمان جهاد کشاورزی و شرکت سهامی آب منطقه ای استان مازندران گردآوری شد. نتایج حاکی از آن است الگوی آرمانی به لحاظ سودآوری از الگوی خطی بدتر و به لحاظ محیط زیستی از این الگو بهتر است و می توان نتیجه گرفت که الگوی آرمانی میانه بین الگوهای فعلی و خطی است. اگر ملاک تعیین الگوی بهینه، سودآوری و صرفه جویی در مصرف نهاده های مختل کننده پایداری باشد، الگوی خاکستری با میانگین کاهش 23، 22 و 50 درصدی به ترتیب در استفاده از آب، کودهای شیمیایی و سموم کشاورزی (بر اساس دامنه صرفه جویی در مصرف نهاده های مذکور)، الگوی مناسب تری جهت توصیه می باشد. همچنین، این الگو امکان کسب 21818 میلیارد ریال سود ناخالص را تنها از کشت محصولات جو، ذرت دانه ای و برنج تضمین می نماید. علاوه بر این، مدل های برنامه ریزی خطی و آرمانی نمی توانند برنامه مناسبی در شرایط ترسالی/خشکسالی به کشاورزان ارائه نمایند. لذا، پیشنهاد می شود فعالیت های ترویجی در راستای آگاهی بخشی در خصوص منافع حاصل از پیاده سازی مدل برنامه ریزی خاکستری بر آب و خاک منطقه و درآمد کشاورزان انجام شود.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی ریاضی، سازگاری، عدم قطعیت، مازندران، منابع آب
  • ابوالفضل خادمی جلگه نژاد*، مجید فکری، مجید حجازی مهریزی صفحات 483-501
    هدف از این مطالعه سنتز و بررسی تاثیر هیدروچار اصلاح شده با نانوذره روی صفر ظرفیتی و تثبیت با سیترات سدیم (HC@nZVZ@SC) در حذف کادمیم از محلول آبی تحت تاثیر فاکتورهای موثر بر حذف است. بدین منظور عوامل موثر بر حذف شامل مقدار جاذب، زمان تماس، غلظت اولیه و pH  با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)  بر اساس طرح مکعب مرکزی CCD)) برای بهینه سازی حذف یون کادمیم (Cd)  توسط هیدروچار اصلاح شده با نانوذره روی صفر ظرفیتی و تثبیت با سیترات سدیم از محلول‏های آبی طراحی شد. همچنین برای بررسی بارگذاری موفق نانوذره روی صفر ظرفیتی بر روی هیدروچار از روش‏های طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس(SEM) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (EDX)، طیف سنج مادون قرمز (FTIR)  و طیف سنجی پرتو ایکس (XRD)  استفاده شد. نتایج EDX، SEM، FTIR و XRD نشان داد که نانوذره روی صفر ظرفیتی با موفقیت بر روی هیدروچار بارگذاری شد. مقدار P-value کمتر از 0001/0 و R2 بالا (98/0) نشان داد. پیش‏بینی حذف کادمیم از محلول آبی توسط جاذب به خوبی و  با دقت بالا توسط مدل طرح مکعب مرکزی انجام شد. نتایج نشان داد که حذف بهینه کادمیم در 7pH= ، غلظت اولیه 75 میلی‏گرم در لیتر، زمان تماس 60 دقیقه و مقدار  جاذب 5/1 گرم در لیتر به‏دست آمد که 35/91 درصد بود. به‏طورکلی نتایج این مطالعه نشان داد که هیدروچار اصلاح شده با نانوذره روی صفر ظرفیتی و تثبیت با سیترات سدیم می‏تواند به‏عنوان یک جاذب ارزان قیمت و  با کارایی بالا در حذف فلزات سنگین از پساب به ‏کار برده شود. همچنین طرح مکعب مرکزی به‏عنوان یک روش کارآمد و کم هزینه در مدل‏سازی و بهینه‏سازی حذف آلاینده‏ها از محلول آبی استفاده شود.
    کلیدواژگان: نانوذره، سیترات سدیم، محلول آبی، سطح پاسخ
  • محمد بابایی، محمدتقی ستاری، سارا نیک مرام، هوشنگ غلامی، فریبرز معصومی، محمد پیرحیاتی، محمد مسافری* صفحات 503-518

    برآورد قابل اطمینان از تغییرات پارامترهای کیفی آب در مخازن کشور به منظور برنامه ریزی های کارآمد و بهره برداری از منابع آبی در مقیاس زمانی و مکانی حائز اهمیت است. در مطالعه حاضر ابتدا ارزیابی تغییرات پارامترهای کیفی آب سد خداآفرین در دو ایستگاه ورودی و خروجی به مخزن سد طی دوره مطالعاتی سال آبی 1400 و 1401 مدنظر قرار گرفت. سپس جهت شناسایی و طبقه بندی کیفیت آب برای مصارف مختلف از شاخص های IRWQI، NSFWQI و CWQI استفاده گردید. مطابق نتایج، حداکثر مقدار پارامترهای کیفی آب از جمله کدورت، مجموع کلیفرم، نیترات، TDS، TSS، EC، DO، BOD5 و COD به ترتیب معادل 5900 (NTU)، 35000 (MPN/100 ml)، 3/11، 7/1001، 5580، 1590 (us/cm)، 3/12، 5/5 و 32 (mg/L) برآورد گردید. مطابق نتایج به دست آمده BOD در خروجی مخزن نسبت به ورودی به میزان 3/10 درصد کاهش می یابد. دلیل کاهش آن نسبت به ایستگاه ورودی، کاهش تجزیه مواد آلی و تبدیل آن به ترکیبات معدنی بوده که علت آن را می توان فعالیت باکتری ها قلمداد کرد. متوسط مقدار COD برای ورودی و خروجی سد خداآفرین به ترتیب معادل 4/13 و 8/13 میلی گرم بر لیتر محاسبه شد که افزایش 9/2 درصدی را نشان می دهد. با ارزیابی مقادیر شاخص های کیفیت آب مشخص گردید که بازه تغییرات شاخص های IRWQI و NSFWQI در خروجی سد خداآفرین به ترتیب بین 39 تا 4/72 و 54 تا 78 به دست آمد که براساس شاخص CWQI نیز این مقدار معادل 40 محاسبه شد که نشان دهنده بهود کیفیت آب در خروجی مخزن آب است. کاهش سرعت آب و ته نشین شدن آب در پشت مخزن سد و رقیق سازی آب مخزن بواسطه ورود رودخانه هاکاری باعث گردیده تا کیفیت آب در خروجی در وضعیت قابل قبولی قرار داشته باشد. اما در ورودی سد خداآفرین به علت ورود آلاینده های مختلف کیفیت آب براساس مقادیر هر دو شاخص در طبقه نسبتا بد و بد قرار گرفت.

    کلیدواژگان: پارامترهای کیفی آب، رودخانه ارس، IRWQI، NSFWQI و CCME
  • یحیی کوچ*، ناهید جعفریان، کتایون حق وردی صفحات 519-543
    ترکیب های مختلف پوشش گیاهی می تواند اثرات برجسته ای در تغییرپذیری ویژگی های خاک داشته باشند. بنابراین مطالعه حاضر با هدف اثر ترکیب تاج پوشش گونه های درختچه ای بر شاخص های کیفیت خاک انجام گرفت. ویژگی های مختلف لاشبرگ و خاک تحت پوشش درختچه ای آمیخته با چهار گونه (سیاه ولیک، زرشک، گالش انگور و آلوچه وحشی)، سه گونه (سیاه ولیک، زرشک و گالش انگور)، دو گونه (سیاه ولیک و زرشک)، پوشش با غالبیت زرشک و پوشش با غالبیت سیاه ولیک مطالعه شد. بدین منظور در هر رویشگاه سه قطعه منتخب یک هکتاری با فواصل حداقل 600 متر انتخاب و در هر قطعه منتخب، پنج نمونه و در مجموع از هر یک از رویشگاه ها، 15 نمونه لاشبرگ و خاک برداشت شد. نتایج حاکی از اثرات معنی دار ترکیب های مختلف پوشش گیاهی بر اکثر ویژگی های لاشبرگ و خاک بود. به طوریکه بیشترین مقدار نیتروژن لاشبرگ و بیشترین نسبت کربن به نیتروژن لاشبرگ به رویشگاه با غالبیت زرشک (46/24) تعلق داشت. بیشترین مقادیر ویژگی های تخلخل، پایداری خاکدانه، درصد رس، محتوای رطوبت، کربن آلی، ذخیره کربن و نیتروژن، نیتروژن، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، شدت معدنی شدن خالص نیتروژن، آمونیوم، نیترات، کربن و نیتروژن ذره ای و آلی محلول، فعالیت آنزیم ها، موجودات زنده خاک، تنفس پایه و برانگیخته، زیست توده میکروبی کربن و نیتروژن و فسفر در ترکیب تاج پوشش با چهار گونه مشاهده شد. نتایج تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی (PCA) نشان داد که رویشگاه هایی با حاصلخیزی و فعالیت زیستی بالا متعلق به ترکیب تاج پوشش با چهار گونه بود. نتایج این پژوهش حاکی از آنست که ترکیب پوشش گیاهی با چهار گونه درختچه ای می تواند باعث حفظ کیفیت خاک شود.
    کلیدواژگان: پوشش درختچه ای، حاصلخیزی خاک، فعالیت آنزیم مشخصه زیستی خاک، مشخصه لاشبرگ
  • جوانشیر عزیزی مبصر*، علی رسول زاده، امین اکبری مجد صفحات 545-569
    به دلیل افزایش فشار جهانی بر در دسترس بودن منابع آب، توجه به تلفات آب بیش تر از قبل مشخص می گردد، تبخیر و تعرق (ET) به عنوان بخش مهمی از تلفات بوده و تخمین آن برای بررسی تغییرات آب و هوا، جلوگیری از آبیاری ناکارآمد و استفاده مناسب از منابع آب، حیاتی است. علی رغم مدل های تجربی فراوان برای پیش بینی ET، هنوز هیچ اجماع جهانی در مورد استفاده از یک مدل تجربی مشخص وجود ندارد. مدل های محاسبات نرم به دلیل نیاز به داده های کم تر، برای جلوگیری از محدودیت مدل های تجربی و برای برآورد دقیق تر ET توسعه داده شده اند. در این تحقیق برای تخمین تبخیر و تعرق مرجع با داده های هواشناسی در حدفاصل سال های 1385 تا 1401 و در دشت اردبیل کارایی دو مدل جنگل تصادفی (RF) و رگرسیون خطی چندگانه (MLR) ارزیابی شد. برای ساخت مدل، از ترکیبب داده های 4 ایستگاه هواشناسی استفاده و از ایستگاه پنجم برای ارزیابی نهایی مدل ها استفاده شد. آماره های ارزیابی شامل R2، NSE و RMSE بود. نتایج به دست آمده برای مدل RF به ترتیب برابر بود با 74/0، 743/0 و 20/8 میلی متر که در مقایسه با نتایج مدل MLR از دقت بالاتری برخوردار بود. مطالعه حاضر نشان داد که مدل های جنگل تصادفی می تواند یک مدل مطمئن با در نظر گرفتن دقت و ثبات، برای پیش بینی ETo و با استفاده از مجموعه داده های محدود باشد. به طور کلی، با استفاده از نتایج این تحقیق می توان گفت که مدل های RF، تبخیر و تعرق مرجع را در مناطقی با داده های محدود با دقت قابل قبولی شبیه سازی می کند.
    کلیدواژگان: جنگل تصادفی، رگرسیون خطی چندگانه، تبخیر و تعرق مرجع، یادگیری ماشین
|
  • Abbas Pourmeidani *, Ali Ashraf Jafari, Razieh Azimi, Ebrahim Sharifi Ashr Abadi Pages 281-291
    This research was carried out with the aim of introducing the most suitable accessions in T. kotschyanus and T. lancifolius species of the thyme genus for the development of cultivation in low salinity water and soil conditions at the Pardisan Salinity Research Station of Qom. The seeds of 7 accessions along with the control (T. vulgaris) were planted in the greenhouse and in GF pots in January 2016, and in April of the following year, potted seedlings were planted in the main field in complete randomized block design in three replications. In this experiment, aerial organ function, percentage and yield of essential oil in two years and the percentage of essential oil compounds in the second year were measured and determined. Essential oil extraction was done by water distillation method and essential oil analysis was done by gas chromatography method. The results of composite variance analysis of traits showed that the effect of population, year and the interaction of year in population were significant in all traits at the probability level of one or five percent. The results of the comparison of the average traits in the investigated species showed that the average T. lancifolius species was superior to the average of the other two species in terms of essential oil yield in the first, second and second years. Among the four populations of T. kotschyanus, populations 5 and 70 were superior to other populations of this species in terms of percentage and yield of essential oil. Population 48 of T. lancifolius species was superior to other populations in terms of many traits alone or with population 45 of the same species. In total, 48 and 45 populations of T. lancifolius species from Khorramabad and Faridunshahr regions, respectively, and 5 and 70 populations of T. kotschyanus species from Qazvin and Urmia regions, respectively, can be used for the development of cultivation in areas with brackish water and soil. and also be introduced as candidates for the introduction of promising cultivars of these species in these conditions. Carvacrol chemotypes were identified in Qazvin 1 and 2 accessions, thymol in Naqdeh accession and geraniol in Qazvin 1 accession.
    Keywords: Thyme, Essential Oil Composition, Thymol, Salt, Medicinal Plants
  • Mojgan Yeganeh *, Kambiz Bazargan, Karim Shahbazi, Fardin Hamedi, Payman Keshavarz, Ahmad Bybordi, Hamidreza Rahmani, Kobrasadat Hasheminasab Pages 293-307
    The production of compost from biodegradable urban waste is one of the waste management methods. This research aimed to evaluate the quality of composts in the country. samples were collected from compost produced in factories in Mashhad, Kermanshah, Tehran (first and second grade from Kahrizak), Tabriz, and Isfahan (Isfahan, Shahin Shahr, Lenjan, and Najafabad) over a period of two years. The samples were analyzed for nitrogen, phosphorus, potassium, total lead, total nickel, total chromium, total cadmium, total arsenic, total cobalt, foreign materials, moisture, electrical conductivity, and acidity. none of the composts produced in the country met the standard conditions and failed to comply with the Iranian national standards in at least one or more parameters. The average concentrations of cadmium, lead, nickel, chromium, cobalt, and arsenic in the samples were 3.27, 134, 69, 76, 7.90, and 3 mg/kg of dry weight, indicating non-compliance rates of 6.5%, 16%, 11.2%, 9.47%, 0.59%, and 0%, respectively. The pH had an average of 7.32, showing a 13.4% non-compliance with standards. Electrical conductivity (EC), organic carbon (OC), carbon-to-nitrogen ratio (C:N), nitrogen (N), phosphorus (P2O5), potassium (K2O), and moisture content averaged 5.71, 20.7, 12.7, 1.81, 1.01, 0.96, and 23.6%, respectively, indicating non-compliance rates of 10.7%, 80.5%, 68%, 36.4%, 96.7%, 0%, and 31.4% compared to first-grade compost. it is necessary to evaluate and improve the quality of produced composts concerning organic carbon content and heavy metals, especially lead, to address the non-compliance issues in agricultural usage.
    Keywords: Heavy Metals, Non-Compliance, Monitoring, Organic Carbon, Urban Waste Compost
  • Nadia Hassanloo, Pardis Alipour, Ali Moridi *, Reza Khalili Pages 309-330
    Understanding river water quality is essential for the planning and protection of water resources. Benthic organisms, especially macroinvertebrates, serve as accurate indicators of water quality conditions. In this study, six stations along the Aras River—three upstream and three downstream of the city of Agarak—were selected to assess water quality using the IRWQISC and NSFWQI indices, as well as biological indices including BMWP, ASPT, FBI, and Shannon-Wiener. Sampling was conducted in the autumn of 2022, and various parameters such as turbidity, water temperature, dissolved oxygen, nitrate, total phosphate, fecal coliform, BOD₅, EC, and pH were measured. A total of 21 macroinvertebrate taxa were identified, with Station 2 showing the highest diversity (17 taxa) and Station 4 the lowest (7 taxa). According to the NSFWQI, water quality at Station 1 was rated as good, while the remaining stations showed moderate quality. The IRWQISC index classified Stations 1 and 3 as having moderate quality and the others as relatively poor. The BMWP index rated the first three stations as moderate and the last three as poor. The ASPT index indicated probable moderate pollution at Stations 1, 2, 5, and 6, and probable severe pollution at Stations 3 and 4. The HFBI rated water quality as good at Stations 1, 3, 4, and 5, poor at Station 2, and fair at Station 6. The Shannon-Wiener index revealed a decline in water quality from Station 1 to 3, followed by an improvement downstream. Correlation analysis showed positive relationships between turbidity, BOD, nitrate, and phosphate. These results indicate pollution downstream of Agarak and a decrease in water quality likely caused by a local environmental pollution source, which has altered the macroinvertebrate community and ecological conditions of the area.
    Keywords: Aras River, Agarak Mine, Biological Index, Irwqisc, NSFWQI
  • Fereshteh Nourmohammadi Dehbalaei, Arash Azari *, Aliakbar Akhtari Pages 331-349

    Accurate and reliable runoff forecasting has an important role in water resources management, but the complex nature of this parameter can create major challenges for the development of appropriate forecasting models. Two hybrid models based on the combination of two simple linear and non-linear models have been proposed for runoff modeling at hydrological station 02PL005 in the St. Lawrence River basin in Canada. Seasonal autoregressive moving average (SARIMA) linear model is proposed to address the linear and seasonal characteristics of runoff. While the artificial neural network (ANN) and Outlier Robust Extreme Learning Machine (ORELM) models have been used to deal with the nonlinear characteristics of the data through machine learning and pattern recognition. In order to increase the accuracy of the modeling, in the first stage of modeling, the normality and stationary of the data was examined, and by performing appropriate pre-processing, the data were prepared for modeling in the linear part. Then by defining different sub-scenarios and performing modeling through linear model, the best linear model was selected through different mathematical statistics including MAE, RMSE, R and AIC. In the final stage, the residuals of the linear model were modeled by two non-linear models including ANN and ORELM models. Comparing the results of the proposed hybrid models showed that the SARIMA-ORELM hybrid model with AIC=249.29, R=0.71, MAE=11.2 and RMSE=14.33 performs better than the SARIMA-MLP model in all mathematical criteria. Also, the results of the hybrid models were compared with the common MLP, ORELM and SARIMA models.

    Keywords: Hybrid Model, MLP, Monthly Runoff, ORELM, SARIMA
  • Ayoub Avizhgan, Hossein Asadi *, Mahmood Arabkhedri, Hamzeh Noor, Aliakbar Nazari Samani Pages 351-371

    This research aimed to determine the soil erodibility factor (K) of the Universal Soil Loss Equation (USLE) by direct measurement of soil loss at natural runoff plots (), and to compare it with the estimated K by the USLE-nomograph (). The research carried out at the Sanganeh Soil Conservation Research Site located in the northeast of Iran, in dry rangelands. The soil loss data were obtained from 19 plots with lengths of 20 and 25 m, and different conditions in terms of soil, slope, vegetation cover, and rock fragments under 20 natural rainfall events. The results showed that average intensity and the maximum 30-minute intensity had a greater correlation with soil loss compared to the . Based on the results obtained,  is at least 24, 7, and 6 times of , obtained using the soil loss data of the long-term average, the year with the largest share, and the most intense event (), respectively. The main reasons likely for this overestimation are the low intensity of erosive events and the resulting uncertainties in the measurement of soil loss and other USLE model factors in dry rangelands. Therefore, based on the overestimation of the USLE nomograph, more research, especially with a longer statistical period or using a rainfall simulator with an intensity of 63 mm h-1 in field, is needed to develop appropriate relationships to estimate the K factor in rangelands in dry regions.

    Keywords: Erosion Modelling, Plot Length, Rainfall Intensity, Soil Loss
  • Pardis Khaji, Abdolamir Moezzi *, Naeimeh Enayatizamir, Neda Moradi, Akbar Karimi Pages 373-388

    In calcareous soils of arid and semi-arid regions, low organic matter, high calcium carbonate content, and high pH reduce microbial activity and decrease the availability of nutrients, especially phosphorus, which in turn limits plant growth. This research aimed to investigate the effects of biochar derived from green sugarcane residues and biochars modified with FeCl2, ZnCl2, citric acid, and oxalic acid on some chemical and biological properties of a calcareous soil. The experiment was conducted in a completely randomized design with six treatments, including: 1- Control (C) (without biochar), 2- Unmodified biochar (B), 3- Biochar modified with citric acid (CAB), 4- Biochar modified with oxalic acid (OXB), 5- Biochar modified with ZnCl2 (ZnB), and 6- Biochar modified with FeCl2 (FeB), with three replications. The biochar was prepared at 350°C and, after chemical modification, mixed with 300 grams of soil at a rate of 1%. The samples were maintained at a constant temperature (25±2°C) for three months. At the end of the experiment, some chemical and biological properties of the soil were measured. The results showed that the application of biochars led to a decrease in soil pH (0.03-0.66 units), an increase in electrical conductivity (0.13-0.57 units), cation exchange capacity (17.0-43.9%), total organic carbon (2.21-2.29-fold), available phosphorus concentration (52.1-96.2%), soil microbial respiration (42.9-69.3%), and soil microbial biomass carbon (54.2-93.7%). Among these, the biochar treatment modified with citric acid had the most positive impact on the examined properties. Overall, biochar derived from green sugarcane residues and modified with citric acid could be effective in the soil organic matter, phosphorus availability, and soil biological properties under the studied soil conditions.

    Keywords: Acid Modified Biochar, Available Phosphorus, Metal Salt-Modified Biochars, Microbial Activity, Organic Matter
  • Maryam Zahedifar *, Edris Gavili Kilaneh Pages 389-410

    A pot experiment was conducted to investigate the effect of foliar application of Zargreen organic liquid fertilizer on the growth, chemical composition, and water productivity of maize (cv. Single cross) under drought stress conditions from November to March 2021. Treatments consisted of four levels of foliar application of Zargreen amino acid fertilizer (0, 2.5‰, 5‰, and 7.5‰), and three levels of drought stress (100%, 75%, and 50% of the field capacity as no stress, moderate stress, and severe stress, respectively). During the growing season, in 1.5, 3, and 4 months after planting, the fertilizer solution was used for foliar spraying. Data was statistically analyzed and the effect of treatments was also studied using principal component analysis. The highest greenness index and fresh weight of cob were obtained with foliar application of 5‰ organic fertilizer under the highest drought stress conditions. The lowest number of leaves, fresh weight, and plant height were observed at the highest level of drought stress, which was improved by foliar application of the organic fertilizer. With the increase of drought stress, the shoot concentration of copper, manganese, and zinc increased due to the decreased plant dry weight under drought conditions. The highest concentration of these elements in the aerial parts of maize under drought stress conditions was obtained by the high foliar application of the fertilizer. The highest water productivity was obtained with the foliar fertilizer application at the rate of 5‰ under the highest drought stress conditions. The results showed that the most positive correlation between the studied properties was obtained with foliar application of 5‰ of the organic fertilizer. It can be concluded that foliar application of the organic fertilizer has increased the plant's dry weight and reduced water consumption, consequently improving water productivity by helping plants save more water and supplying essential nutrients to plants.

    Keywords: Water Stress, Nutrient Elements, Organic Compound, Water Consumption, Foliar Application
  • Mahdi Tabrizchi, Yousef Hassanzadeh *, Mohammadtaghi Aalami, Hamidreza Abbaszadeh Pages 411-431

    This study investigates the hydraulic characteristics of flow, including flow velocity, pressure, and cavitation index, at various inflow rates using FLOW-3D. The results indicate that as flow passes over the ogee spillway, the flow velocity increases, and this upward trend continues gradually along the chute section. Due to the steep slope of the chute section, the maximum flow velocity occurs here and is eventually dissipated upon entering the stilling basin, where dynamic energy is absorbed. Longitudinal pressure distribution along the spillway reveals a reduction in pressure from upstream to downstream, with the most significant decrease occurring at the downstream end of the chute. The maximum flow velocities at inflow rates of 300 (minimum design discharge), 830 (10,000-year flood discharge), and 2270 m³/s (maximum probable flood, P.M.F.) were recorded as 34.25, 41.80, and 44.90 m/s, respectively, at the downstream end of the chute. Additionally, the minimum flow pressures for these discharge rates were 1.23, 1.52, and -5.9 kPa, respectively. Examination of the cavitation index along the channel bed indicated that cavitation occurs in the chute section under all inflow conditions. However, the cavitation index assessment on the sidewalls showed that the ogee, chute, and initial sections of the chute sidewalls remain unaffected by cavitation. Conversely, the cavitation index in the downstream chute sections decreases below the critical threshold, indicating potential cavitation risk in these regions. Therefore, to prevent the occurrence of the destructive cavitation phenomenon, the implement of flow aeration method from the floor and sidewalls of the channel is recommended.

    Keywords: Cavitation Index, Flow Pressure, Flow Velocity, Spillway, VOF
  • Safoora Nahidan *, Sara Movahed Pages 433-444
    The effect of Trichoderma fungus, humic acid and phosphorus sources on soil phosphorus availability and its effect on growth characteristics and phosphorus uptake of tomato plant was investigated in a greenhouse experiment. The experimental factors were 1) fungus (with and without Trichoderma koningii), 2) humic acid (0, 2 and 4 g kg-1 soil) and 3) phosphorus treatment (without phosphorus, use of three calcium phosphate and simple superphosphate. The highest values of fresh and dry weight of shoots and roots and chlorophyll index of the plant were observed in the treatment of fungus, 4 g kg-1 of humic acid and the application of simple superphosphate. Fungi inoculation led to increase the amount of root phosphorus uptake in soil treatment of without phosphorus, treated with three calcium phosphate and simple superphosphate by 33.7, 85.9 and 68.8%, respectively. The highest amount of soil available phosphorus and shoot phosphorus uptake was observed in soil treated with fungi, simple superphosphate and 4 g kg-1 of humic acid, which was 58 and 153% higher than the treatment without fungi, phosphorus and humic acid. In general, the combined use of humic acid, Trichoderma and chemical phosphorus fertilizer can be a suitable solution to increase the availability of soil phosphorus and improve the phosphorus uptake and growth of tomato plant.
    Keywords: Humic Acid, Phosphorus Release, Sustainable Agriculture, Trichoderma
  • Mohammadreza Zayeri *, Mehdi Ghomeshi Pages 445-462
    Meanders in rivers are critical areas for studying flow patterns. Flow within river bends is influenced by centrifugal forces and pressure gradients. Given that rivers exhibit various bed slopes, studying the three-dimensional flow pattern in such channels is of significant importance. The objective of this study was to investigate the three-dimensional velocity components of flow in gentle and sharp 90-degree bends with sloped beds. Experiments were conducted in a channel with central curvature radius-to-width ratios of two, four, and six. Velocity measurements were performed using the Vectrino velocity meter, one of the most advanced instruments for measuring flow velocity. The results indicated that due to the effect of the water's weight component along the bed slope, the maximum longitudinal flow velocity in the initial sections of the bend for gentle bends occurs near the outer wall. However, in the later sections, it shifts closer to the middle of the channel width. Across all Froude numbers and all bends, the transverse velocity profile could be divided into two layers: one near the outer wall of the bend with maximum velocity and another near the inner wall of the bend with minimum velocity, located at 25% of the channel width. It was also observed that by doubling the Froude number from 0.05 to 0.1, the location of maximum shear stress extended from the range of up to 30 degrees to the range of up to 50 degrees of the bend section, and was concentrated near the outer wall.
    Keywords: Three-Dimensional Velocity, Flow Pattern, Vectrino Velocimeter, Experimental Study
  • Hossein Fouladi, Hamid Amirnejad, Somayeh Shirzadi Laskookalayeh * Pages 463-481
    The main goal of the current research was to develop an optimal cultivation plan for crops in the Tajen catchment basin. For this purpose, two common deterministic mathematical programming models were used, including linear programming and goal programming and non-deterministic gray programming model,.In this regard, information on the time series of selected crops, water resources of the basin and the amount of water consumption in the agricultural sector during the years 2017-2021 from the annual reports of experts Agricultural Jihad Organization and Regional Water Company of Mazandaran Province were collected. The results indicate that the goal model is worse than the linear model in terms of profitability and better than this model in terms of the environment and it can be concluded that the goal model is the middle between the current and linear models. If the criterion for determining the optimal model is profitability and saving in the consumption of inputs that disrupt sustainability, the gray model with an average reduction of 23, 22 and 50%, respectively, in the use of water, chemical fertilizers and agricultural poisons) based on the range of savings in the consumption of the aforementioned inputs) is a more suitable model to recommend. Also, this model guarantees the possibility of earning 21,818 billion rials in gross profit only from the cultivation of barley, grain corn and rice. In addition, linear and goal models cannot provide a suitable program to farmers in the conditions of wet period/drought. Therefore, it is suggested to carry out promotional activities in order to raise awareness about the benefits of implementing the gray model on the water and soil of the region and the income of farmers.
    Keywords: Adaptation, Mathematical Programming, Mazandaran, Uncertainty, Water Resource
  • ABOLFAZL KHADEMI JOLGENEJAD *, Majid Fekri, Majid Hejazi-Mehrizi Pages 483-501
    This study aims to synthesize and investigate the effect of hydrochar modified with zero-valence zinc nanoparticles and stabilized with sodium citrate (HC@nZVZ@SC) on removing cadmium from an aqueous solution under the influence of factors affecting the removal. For this purpose, the effective factors on removal include adsorbent dose, contact time, initial concentration, and pH using the response surface method (RSM) based on the central cube design (CCD) to optimize the removal of cadmium (Cd) ions by HC@nZVZ@SC from aqueous solutions. Also, SEM-EDX, FTIR, and XRD methods were used to check the successful loading of zero-valent zinc nanoparticles on hydrochar. SEM-EDX, FTIR, and XRD results showed that zero valence zinc nanoparticles were successfully loaded on hydrochar. The low P value (<0.0001) and high R2 (0.98) showed that the prediction of cadmium removal from aqueous solution by the adsorbent was done well and with high accuracy by the CCD model. The results showed that the optimal removal of cadmium was achieved at pH = 7, the initial concentration was 75 mg/L, the contact time was 60 minutes, and the adsorbent dose was 1.5 g/L, which was 91.35%. In general, the results of this study showed that hydrochar modified with zero-valent zinc nanoparticles and stabilized with sodium citrate can be used as an inexpensive and high-efficiency adsorbent in removing heavy metals from wastewater. Also, the central cube design should be used as an efficient and low-cost method in modeling and optimizing the removal of pollutants from aqueous solution.
    Keywords: Aqueous Solution, Nanoparticle, Response Surface, Sodium Citrate
  • Mohammad Babaei, Mohammadtaghi Sattari, Sara Nikmaram, Houshang Gholami, Fariborz Masoumi, Mohammad Pirhayati, Mohammad Mosaferi * Pages 503-518

    Reliable estimation of changes in water quality parameters in the country's reservoirs is important for efficient planning and exploitation of water resources on a temporal and spatial scale.  In this study, firstly, the evaluation of the changes in the water quality parameters of Khoda Afarin Dam at the two inlet and outlet stations to the dam during the study period of the water year 1400 and 1401 was considered. Then IRWQI, NSFWQI and CWQI indexes were used to identify and classify water quality for different uses. According to the obtained results, the maximum values of water quality parameters, including turbidity, total coliform, nitrate, TDS, TSS, EC, DO, BOD5 and COD are respectively equivalent to 5900 (NTU), 35000 (MPN/100 ml), 11.3, 1001.7, 5580, 1590 (us/cm), 12.3, 5.5 and 32 (mg/L) were estimated. According to the obtained results, the BOD at the outlet of the dam is reduced by 10.3% compared to the inlet. The reason for its decrease compared to the inlet station is the decrease in the decomposition of organic matter and its conversion into inorganic compounds, which can be attributed to the activity of bacteria. The average value of COD for the inlet and outlet of Khodaafrin Dam was calculated as 13.4 and 13.8 mg/lit, respectively, which shows an increase of 2.9%. By evaluating the values of water quality indicators, it was found that the range of changes of IRWQI and NSFWQI indicators at the outlet of Khodaafrin dam was between 39 to 72.4 and 54 to 78, respectively. Also, based on the CWQI index, this value was calculated as 40, which indicates the improvement of water quality at the outlet of the dam.

    Keywords: Water Quality Parameters, Aras River, IRWQI, NSFWQI, CCME
  • Yahya Kooch *, Nahid Jafarian, Katayoun Haghverdi Pages 519-543
    Different composition of vegetation can have significant effects on the variability of soil characteristics. Therefore, the present study was aimed to reveal the effect of the canopy composition of shrub species on soil quality indicators. The different characteristics was studied for the litter and the soil covered with a mix of four shrubs species (Crataegus nigra, Berberis integerrima Bunge, Ribes Uva – crispa L and Prunus spinosa L.), three species (Crataegus nigra, Berberis integerrima Bunge and Ribes Uva – crispa L.), two species (Crataegus nigra and Berberis integerrima Bunge), shrub cover with the predominance of Berberis integerrima Bunge. and Crataegus nigra. For this purpose, in each of the habitats studied, 3 sample plots of one hectare were selected with at least 600 meters distances, and in each sample plot, 5 samples of litter and soil were collected, and a total of 15 samples of litter and soil were collected from each habitat. The results showed significant effects of different Composition of vegetation on most litter and soil characteristics; so that, the highest carbon to nitrogen ratio of litter belongs to the habitat with predominance of Berberis integerrima Bunge (24.46). The highest characteristics of porosity, soil stability, clay, moisture content, carbon and organic matter, storage of carbon and nitrogen, nitrogen, potassium, calcium, magnesium, mineralization of nitrogen, ammonium, nitrate, particulate organic C and N, dissolved organic C and N, activity of enzymes, soil organisms, basic and substrate induced respiration, microbial biomass of carbon, nitrogen and phosphorus were observed in the composition of a canopy with four species. The results of principal component analysis showed that the habitats with high soil fertility and biological activity belonged to the canopy composition with four species. The results of this research indicate that the composition of vegetation with four species can maintain soil quality.
    Keywords: Enzyme Activity Litter Characteristics, Soil Biological Characteristics, Soil Fertility, Shrub Cover
  • Javanshir Azizi Mobaser *, Ali Rasoulzadeh, Amin Akbari Majd Pages 545-569
    As the global demand for water resources increases, the reduction in water loss, including Evapotranspiration, becomes more obvious. Although many models have been developed to predict evapotranspiration, no universally accepted model for all climate regions has been established. Several soft computational models have been created to circumvent the constraints of empirical models and accurately predict ET. Soft computing models typically require less data and are applicable across various climatic zones. This study aimed to analyze how well two Random Forest models and Multiple Linear Regression could predict ETo in the Ardabil plain region. Meteorological data from the Iranian Meteorological Organization were used to calculate the reference evapotranspiration from 2014 to 2016. In constructing the model, data from 4 meteorological stations were combined to generate a random time series, while the fifth station was reserved for evaluating the models. The assessment metrics used comprised RMSE, R2, and NSE. The RF model achieved higher accuracy with R2, NSE, and RMSE values of 0.74, 0.743, and 8.20 mm, respectively, compared to the MLR model. The results demonstrate that random forest models are reliable tools for forecasting ETo with minimal climate data. In general, using the results of this study and other similar research, we conclude that RF and MLR models simulate potential evapotranspiration with acceptable accuracy but are sensitive to the number of input parameters.
    Keywords: Machine Learning, Multiple Linear Regression, Random Forest, Reference Evapotranspiration