فهرست مطالب

آب و خاک - سال بیست و هفتم شماره 3 (پیاپی 29، امرداد و شهریور 1392)

نشریه آب و خاک
سال بیست و هفتم شماره 3 (پیاپی 29، امرداد و شهریور 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/06/29
  • تعداد عناوین: 18
|
  • امید بزرگ حداد، سارا خسروشاهی اصل، محبوبه زارع زاده، پوریا جوان صفحات 462-471
    امروزه به دلیل تجاوز انسان ها به حریم رودخانه ها و نیز تخریب پوشش گیاهی، خسارات ناشی از وقوع سیل افزایش یافته است. این عوامل سبب می شوند تا علاوه بر افزایش خسارات جانی و مالی، خساراتی نظیر فرسایش خاک در بالادست و رسوب گذاری در پایین دست نیز به وجود آیند. در این تحقیق هدف، ارائه راهکاری به منظور کاهش خسارات ناشی از وقوع سیل با استفاده از روش سازه ای و نیز بررسی پهنه سیلاب در اطراف رودخانه ها و بررسی مکان های مناسب برای ایجاد دیواره های حفاظتی در مناطق پرخطر می باشد. به منظور دستیابی به بیشینه سود ناشی از کنترل سیل و نیز کمینه هزینه احداث دایک های حفاظتی از الگوریتم بهینه سازی ژنتیک استفاده شده است. تابع هدف در این تحقیق بیشینه کردن سود طرح می-باشد. مدل برای رودخانه صرم و خورآباد استان قم برای طول تقریبا 10 کیلومتر از رودخانه با دبی حداکثر سیلاب برای دوره بازگشت 50 و 100 ساله به ترتیب برابر با 279 و 332 متر مکعب بر ثانیه اجرا شد. به منظور طراحی دیواره ها از خاکریزهای ذوزنقه ای با شیب ثابت دیواره استفاده شده است. محل و ارتفاع مناسب این دیواره ها به نحوی تعیین می شوند که میزان خسارتی که در صورت احداث دایک های حفاظتی به منطقه وارد نخواهد شد منهای هزینه ساخت دایک های حفاظتی بیشینه گردد. در صورت احداث دایک های حفاظتی میزان خسارت وارد شده به منطقه حدود 99 درصد نسبت به شرایط عدم وجود دایک کاهش یافته است.
    کلمات کلیدی
    کلیدواژگان: پهنه بندی سیل، دایک های حفاظتی، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک
  • حامد کاشی، هادی قربانی، صمد امام قلی زاده، سیدعلی اصغر هاشمی صفحات 472-484
    در سالهای اخیر استفاده از روش های غیرمستقیم مانند شبکه عصبی مصنوعی برای برآورد پارامترهای خاک مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش به منظور تخمین ظرفیت تبادل کاتیونی خاک با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی اقدام به نمونه برداری به تعداد 200 نمونه سطحی از منطقه قوشه واقع در استان سمنان گردید. نیمی از این تعداد نمونه ها از خاکهای بکر و نیمی از آنها از اراضی کشاورزی منطقه جمع آوری گردید. پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک شامل هدایت الکتریکی، فراوانی نسبی ذرات، درصد آهک، نسبت جذب سدیم (SAR) و وزن مخصوص ظاهری به عنوان ویژگی های زود یافت و ظرفیت تبادل کاتیونی به عنوان پارامتر دیر یافت مورد بررسی قرار گرفت. داده ها جمع آوری شده بصورت تصادفی به دو دسته آموزش (70 درصد) و صحت سنجی (30 درصد) تقسیم شدند و از آنها برای آموزش و ارزیابی مدلهای شبکه عصبی شامل پرسپترون چند لایه (MLP)، توابع پایه شعاعی (RBF) و همچنین رگرسیون خطی استفاده گردید. دقت پیش بینی به وسیله آماره های R2))، (RMSE)، (MAE) و (RSE) بین ظرفیت تبادل کاتیونی اندازه گیری و پیش بینی شده، ارزیابی شد. نتایج کارایی بالاتر مدل پرسپترون چند لایه شبکه عصبی مصنوعی را با مقادیر R2 (94/0 و 84/0)، RMSE (69/0 و 56/0)، RSE (05/0 و 05/0) و MAE (51/0 و 39/0) به ترتیب برای خاکهای کشاورزی و بکر نسبت به مدل RBF شبکه عصبی مصنوعی و روش رگرسیون خطی نشان می دهد. همچنین با انجام آنالیز حساسیت به همبستگی بالای درصد رس و مقادیر وزن مخصوص ظاهری با ظرفیت تبادل کاتیونی خاکهای کشاورزی و بکر، دست یافتیم.
    کلیدواژگان: آنالیز حساسیت، رگرسیون خطی، شبکه عصبی مصنوعی، ظرفیت تبادل کاتیونی خاک، مدلسازی
  • مهدی زارعی، زهرا پیمانه، عبدالمجید رونقی، علی اکبر کامگار حقیقی، علیرضا شهسوار صفحات 485-494
    نوع پایه در صنعت مرکبات از مهمترین اولویت ها است. رافلمون یکی از مهمترین وگسترده ترین پایه های مورد استفاده در تولید مرکبات است. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با سه تکرار انجام گردید. فاکتور های مورد استفاده در آزمایش شامل قارچ میکوریز آربسکولار (گلوموس موسه و شاهد بدون قارچ) و تنش کم آبی (دور های آبیار ی 2، 4، 6 و 8 روز) بود. تنش کم آبی عملکرد ماده خشک اندام هوایی و ریشه را کاهش داده و تاثیر تنش کم آبی بر اندام هوایی بیشتر از ریشه بوده است. با افزایش تنش کم آبی درصد کلنیزاسیون ریشه، پتانسیل آب برگ، شاخص کلروفیل کاهش، در حالی که دمای سطح برگ افزایش یافته است. قارچ میکوریز آربسکولار درصد کلنیزاسیون ریشه، عملکرد ماده خشک ریشه و اندام هوایی، شاخص کلروفیل و پتانسیل آب برگ را افزایش در حالی که دمای سطح برگ را نسبت به تیمارهای بدون قارچ کاهش داده است.
    کلیدواژگان: گلوموس موسه، کم آبی، رافلمون، دمای سطح برگ، کلروفیل، پتانسیل آب برگ
  • سمیه کرمانشاهی، کامران داوری، سید مجید هاشمی نیا، علیرضا فریدحسینی، حسین انصاری صفحات 495-505
    لزوم کاهش مصرف آب در بخش کشاورزی به عنوان بزرگ ترین مصرف کننده آب در دنیا، به منظور پایداری منابع آب بر کسی پوشیده نیست. با اقداماتی از قبیل اصلاح الگوی کشت و کاهش سطح زیر کشت و... می توان به این هدف دست یافت. در این مطالعه وضعیت منابع آب و تقاضاهای آبیاری دشت نیشابور با استفاده از مدل WEAP مورد بررسی قرار گرفت. برای ارزیابی اثرات راهبردهای مذکور، سناریوهایی با عناوین تغییر الگوی کشت، کاهش سطح زیر کشت و سناریوی ترکیبی (ترکیب این دو راهکار) مطرح شد و سپس برای یک دوره 20 ساله شبیه سازی انجام گرفت. نتایج نشان دادند که با اعمال این سناریوها، میانگین سالانه نیاز آبیاری به ترتیب حدود 9، 10 و 18 درصد کمتر خواهد شد، و متعاقبا از رقم میانگین کسری سالانه مخزن به ترتیب 13، 8 و 18 درصد کاسته می شود؛ به بیانی دیگر این راهبردها می توانند نقش بسزایی در کاهش تقاضای آب کشاورزی، و در نتیجه کاهش برداشت از منابع آب منطقه داشته باشند.
    کلیدواژگان: الگوی کشت، کاهش سطح زیر کشت، دشت نیشابور، مدل WEAP
  • سعید رحمتی، محمدرضا جوادی، عبدالصالح رنگاور صفحات 506-514
    مدل های تجربی برآورد فرسایش برای یک منطقه خاص تهیه شده اند و واسنجی آنها برای استفاده در شرایطی غیر از محل تهیه آنها ضروری است. بررسی دقت مدل های تجربی برای تخمین بار رسوبی رگبارها می تواند منجر به برآوردهای بهتر از بار رسوبی و در نتیجه طراحی بهتر عملیات حفاظت خاک و آب گردد. در این تحقیق، میزان کارایی معادله جهانی فرسایش خاک و برخی نسخ آن شامل AUSLE، MUSLE-S، USLEM در مناطق نیمه خشک خراسان و در مقیاس رگبار ارزیابی شد. ابتدا نسبت به برآورد مقدار فرسایش ناشی از هر رگبار با استفاده از نسخ مختلف معادله جهانی اقدام و با توجه به اندازه کوچک پلات ها مقدار فرسایش برآوردی برابر مقدار رسوب در نظر گرفته شد. نتایج بدست آمده از به کار گیری هر یک از مدل ها با مقادیر رسوب اندازه گیری شده رگبارها در پلات های 20 متری با کاربری مرتعی، مقایسه و نهایتا کارایی و دقت مدل-های مذکور مورد ارزیابی واقع شد. نتایج تحقیق حاکی از آن است که در بین روش های مورد بررسی، هر چند نتایج دو روش MUSLE-S و USLEM معمولا بیش از مقدار واقعی است، ولی با داشتن همبستگی معنی دار با مقادیر رسوب مشاهداتی، توانایی نمایان ساختن روند تغییرات رسوب را دارا هستند اما با توجه به مقادیر بزرگ آمارهRRMSE و مقادیر منفی (ME) در روش ناش- ساتکلیف، مدل های مورد بررسی فاقد کارایی لازم می باشند. همچنین روش های USLE و AUSLE نیز به دلیل ساختار مشابه نتایج یکسانی ارائه داده و همبستگی معنی داری با رسوب مشاهداتی ندارند.
    کلیدواژگان: برآورد فرسایش و رسوب، مدل های تجربی، دقت و کارایی، پلات استاندارد
  • عیسی اسفندیارپور بروجنی صفحات 515-524
    شوری و سدیمی بودن خاک از جمله مهم ترین عوامل محدودکننده ی رشد گیاهان محسوب می شوند. پژوهش حاضر می کوشد تا تاثیر تعداد نمونه بر صحت تخمین وضعیت شوری و سدیمی خاک های منطقه ی اسلامیه ی رفسنجان را توسط تخمین‎گرهای کریجینگ معمولی، وزن دهی معکوس فاصله و اسپلاین آزمون نماید. ابتدا قابلیت هدایت الکتریکی و نسبت جذب سطحی سدیم 100 نقطه ی مشاهداتی در قالب الگوی نمونه برداری شبکه ای منظم (با فاصله ی 500 متر) در سه عمق اندازه گیری شد و به کمک هر کدام از تخمین‎گرهای مزبور، پهنه بندی آن ها انجام گرفت. سپس با حذف تصادفی تعداد 20، 40 و 60 نمونه از مجموع داده های اولیه، برای هر مجموعه داده ی جدید، پهنه بندی مجدد وضعیت شوری و سدیمی خاک صورت گرفت. پس از اتمام هر مرحله از مجموع مراحل ده گانه ی مورد استفاده برای حذف داده ها، شاخص خطای جذر میانگین مربعات استاندارد شده (RMSE%) برای هر تخمین‎گر محاسبه شد. در نهایت، شاخص های خطای به دست آمده، با استفاده از آزمون های فریدمن و ویلکاکسون مورد مقایسه ی آماری قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در 100 نقطه ی مشاهداتی، اختلاف آماری معنی داری بین نتایج سه تخمین‎گر در سطح اطمینان 95 درصد وجود ندارد. با کاهش تعداد نمونه ها و انجام آزمون فریدمن مشاهده شد که بین نتایج سه تخمین‎گر، تفاوت معنی داری وجود دارد؛ لیکن استفاده از آزمون تکمیلی ویلکاکسون مشخص نمود که اختلاف بین نتایج تخمین‎گرهای کریجینگ معمولی و وزن دهی معکوس فاصله، معنی دار نمی باشد. در نتیجه، استفاده از تخمین‎گر وزن دهی معکوس فاصله با توجه به دقت نسبتا خوب، سهولت محاسبات و نیاز کم تر به نقاط نمونه برداری، برای مطالعات آتی در منطقه ی مطالعاتی پیشنهاد می گردد.
    کلیدواژگان: اسپلاین، کریجینگ، وزن دهی معکوس فاصله، خاک های شور و سدیمی
  • مرتضی صادقی، بیژن قهرمان، علی نقی ضیایی، کامران داوری صفحات 525-536
    پس از ارائه نظریه محیط های متشابه، روش های مقیاس سازی زیادی به منظور غلبه بر مشکل تغییرپذیری خاک ها و نیز رسیدن به حل های عمومی معادله ریچاردز توسعه یافته و به گستردگی به کار رفته اند. به تازگی، روشی برای مقیاس سازی معادله ریچاردز برای خاک های غیرمتشابه ارائه شده است به نحویکه معادله مقیاس شده برای گستره وسیعی از خاک ها مستقل از ویژگی های خاک می باشد. در این روش، برای بیان ویژگی-های هیدرولیکی خاک ها از توابع توانی – نمایی استفاده می شود که برای گستره محدودی از رطوبت و پتانسیل ماتریک خاک کارایی دارد. به همین دلیل، این روش برای فرآیندهایی که در آن ها رطوبت یا پتانسیل ماتریک از این گستره تجاوز کند، قابل کاربرد نیست. بنابراین، این مطالعه با هدف عمده بسط این روش برای گستره وسیع تری از رطوبت و پتانسیل ماتریک خاک انجام شد. این هدف با اصلاح توابع هیدرولیکی توانی – نمایی محقق گردید و روش مقیاس سازی برای گستره کامل رطوبتی (از اشباع تا خشک) بسط داده شد. هدف دیگر این تحقیق حل معادله ریچاردز برای شرایط نفوذ آب در خاک با استفاده از روش مقیاس سازی پیشنهادی، بوده است. برای این منظور، حل های عددی معادله مقیاس شده ریچاردز با استفاده از یک شکل مقیاس شده معادله سه جزئی فیلیپ با ضرایب مستقل از خاک، تقریب زده شد. حل تقریبی به دست آمده با استفاده از داده های موجود در منابع حاصل از آزمایش های نفوذ بر روی یک خاک شنی و دو خاک رسی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حل مذکور قادر است تخمینی قابل قبول (با بیشترین میانگین خطای نسبی 9% برای موارد مطالعه شده) از مقادیر اندازه گیری شده نفوذ آب در خاک ارائه دهد. همچنین نشان داده شد که این حل می تواند با دقت بالایی (با بیشترین میانگین خطای نسبی 4% برای موارد مطالعه شده) حل عددی معادله ریچاردز را (در شرایط برابر و با استفاده از توابع هیدرولیکی یکسان) تقریب بزند. بر این اساس و به دلیل سادگی کاربرد، این حل به عنوان جایگزینی برای حل عددی معادله ریچاردز و یا سایر معادلات تجربی نفوذ، پیشنهاد می شود. همچنین این حل می تواند به سادگی برای تعیین توابع هیدرولیکی خاک ها با استفاده از حل معکوس به کار گرفته شود.
    کلیدواژگان: تغییرپذیری، خاک های متشابه، خاک های غیرمتشابه، توابع هیدرولیکی توانی - نمایی
  • محمود آذری مرادی، حمیدرضا مرادی، بهرام ثقفیان، منیره فرامرزی صفحات 537-547
    تغییر اقلیم یکی از مهمترین چالش هایی است که بخش های مختلف زندگی انسان را در روی زمین تحت تاثیر قرار داده است. شرایط اقلیمی گرمتر باعث تشدید چرخه آب، تغییر بارش و تغییر در مقدار و زمان ظهور رواناب می گردد. شمال ایران با توجه به شرایط خاص اقلیمی و اهمیت کشاورزی، یکی از آسیب پذیر ترین مناطق به تغییر اقلیم می باشد ازاین رو تحقیق حاضر به دنبال ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر شرایط هیدرولوژیکی حوضه گرگانرود با استفاده از مدل سازی هیدرولوژیکی می باشد. بدینمنظور مدل SWATبرای شبیه سازی رژیم هیدرولوژیکی حوضه و الگوریتم SUFI-2 در نرم افزارSWAT-CUP برای بهینه سازی پارامترهای مدل استفاده شد. سناریو های تغییر اقلیم از خروجی های سه مدل چرخش عمومی جو (CGCM1، HadCM3 و SCIRO) برای حد پایین و بالای انتشار گاز های گلخانه ای (B1 و A1F1) تعریف شد. نتایج مطالعه ضمن تایید کارایی مدل، نشان داد که در شرایط اقلیمی آینده برای دوره زمانی 2099-2070مقدار بارندگی سالانه حوضه به میزان 2/3 تا 7/6درصد کاهش خواهد یافت. نتیجه تغییرات اقلیمی در بخش آب، کاهش مقدار رواناب سطحی به میزان4/0 تا 7/7 درصد، کاهش آب خاک به میزان 2/5 تا 13 درصد، افزایش آبدهی حوضه به میزان 3/5 تا 2/10 درصد و افزایش تبخیر و تعرق بین6/3-6/1درصد خواهد بود. نتایج تحقیق ضمن بیان اهمیت تاثیرات تغییر اقلیم کاربرد آنها را در اتخاذ تدابیر لازم در جهت سازگاری با تغییر اقلیم در سیاست های آتی مدیریت حوضه گرگانرود تاکید می نماید.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، ارزیابی اثرات هیدرولوژیکی، SWAT، گرگانرود
  • صفحات 548-559
    یکی از مشکلات اصلی در ارزیابی وضعیت آلودگی خاک ها عدم وجود استانداردهای منطقه ای است. این مطالعه با هدف برآورد غلظت زمینه به منظور ارزیابی زیست محیطی و شناسایی مناطق آلوده برخی فلزات سنگین در قسمتی از اراضی مرکزی استان مازندران با وسعتی برابر با 5500 کیلومترمربع که از دیدگاه فعالیت های کشاورزی و تراکم جمعیتی با اهمیت به شمار می رود، اجرا گردید. بدین منظور 256 نمونه مرکب از عمق 10-0 سانتیمتر خاک سطحی بر اساس روش نظام مند آشیانه ای برداشته شد. از این تعداد نمونه، 148 نمونه در اراضی کشاورزی، 60 نمونه در مناطق شهری و 48 نمونه در عرصه های طبیعی واقع شدند. پس از آماده سازی نمونه ها و هضم با اسید نیتریک 5 نرمال مقدار کل مس، روی، نیکل، سرب و کادمیم توسط دستگاه جذب اتمی تعیین شد. با استفاده از نمونه خاک های عرصه های طبیعی غلظت زمینه طبیعی مس، روی، نیکل، سرب و کادمیم به ترتیب برابر با 3/28، 2/40، 7/45، 2/34 و 23/0 میلی گرم بر کیلوگرم برآورد شد. با استفاده از این میزان نقشه های پراکنش فاکتور آلودگی و شاخص بار آلودگی فلزات سنگین رسم گردیدند. با هماهنگ کردن نقشه های فاکتور آلودگی و شاخص بار آلودگی با نقشه های زمین-شناختی و موقعیت شهرها مشخص گردید که غلظت فلزات سرب، روی و مس تحت تاثیر فعالیت های شهری و کادمیم و نیکل بیشتر تحت کنترل عوامل طبیعی مانند مواد مادری و نیز فعالیت های کشاورزی هستند. هم چنین با توجه به کلاس های ارزیابی فاکتور آلودگی، غالب نمونه ها دارای آلودگی متوسط به فلزات سنگین بودند.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، فلزات سنگین، غلظت زمینه، فاکتور آلودگی، استان مازندران
  • سلمان نعیمی مرندی، شمس الله ایوبی، بهروز عظیم زاده صفحات 560-569
    آلودگی خاک به وسیله فلزات سنگین یک مسئله مهم زیست محیطی می باشد، به طوری که تعیین منشاء فلزات سنگین، انباشت و توزیع این فلزات در خاک مورد توجه بسیاری از محققان بوده است. هدف از این مطالعه تعیین منشاءهای احتمالی برخی از فلزات سنگین در خاک های سطحی منطقه صنعتی ذوب آهن به کمک آمار چند متغیره و زمین آمار می باشد. طی مطالعات صحرایی تعداد 202 نمونه خاک سطحی (cm30-0) جمع آوری شد. مقدار کل غلظت سرب، روی، منگنز، آهن، مس، نیکل، کبالت، کروم و همچنین برخی از خوصیات فیزیکی و شیمیایی در نمونه ها اندازه گیری شد. به منظور شناسایی منشاء فلزات سنگین از روش های چند متغیره شامل تجزیه خوشه ای، تجزیه مولفه های اصلی و نیز نقشه کریجینگ پراکنش امتیاز مولفه ها در منطقه مورد مطالعه استفاده شد. نتایج حاصل از تجزیه مولفه های اصلی منجر به شناسایی سه مولفه شد. به طوری که این مولفه ها به ترتیب تقریبا توانسته بودند 31، 27 و 16 درصد از کل واریانس تاثیر گذار بر غلظت فلزات سنگین را توجیه کنند. با توجه به پراکنش امتیاز هر یک از مولفه ها در منطقه مورد مطالعه، احتمال می رود مولفه اول به عنوان فعالیت های انسانی تغییرات مقدار عناصر آهن، منگنز، سرب و روی، مولفه دوم به عنوان فعالیت های زمین شناختی مقدار کبالت و در نهایت مولفه سوم به صورت یک عامل مشترک انسانی-زمین شناختی تغییرات مقدار عناصر مس، نیکل و کروم را در منطقه مورد بررسی را کنترل کنند.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، فلزات سنگین، تجزیه مولفه های اصلی، تحلیل خوشه ای، زمین آمار، منطقه صنعتی ذوب آهن
  • اثر بیست وسه سال آبیاری سطحی با پساب شهری بر انباشت بعضی فلزات سنگین در خاک، انتقال به دانه های گندم و ذرت و خطرات بهداشتی مرتبط
    حبیب الله بیگی هرچگانی، گلنوش بنی طالبی صفحات 570-580
    به رغم جنبه های مفید پساب شهری به عنوان منبع غنی از عناصر غذایی و ماده آلی، ورود فلزات سنگین در نتیجه ی کاربرد درازمدت آن در خاک های زراعی مشکل ساز خواهد بود. هدف از تحقیق حاضر 1- تعیین غلظت کل فلزات سنگین روی، مس، کادمیوم، سرب،کروم و نیکل در خاک و دانه های گندم و ذرت و 2- محاسبه ی شاخص های انباشت آلودگی،انتقال گیاهی و شاخص خطر بهداشتی این عناصر پس از کاربرد درازمدت پساب شهری در منطقه ی طاقانک است. به همین منظور، دو مزرعه با خاک ظاهرا مشابه ولی با تاریخچه های متفاوت آبیاری انتخاب شدند: مزرعه ی اول فقط با آب چاه و مزرعه ی دیگر طی 23 سال اخیر فقط با پساب شهری شهرکرد آبیاری سطحی شده بودند. آبیاری با پساب در مزرعه ی دوم منجر به افزایش غلظت روی، مس، کروم و نیکل و افزایش شاخص انباشت آن ها از 1 به ترتیب به 2/1، 3/1، 6/1 و 6/1 و کاهش غلظت و شاخص انباشت کادمیوم و سرب به ترتیب به 4/0 و 8/0 گردید. بزرگترین شاخص انتقال به دانه های گندم و ذرت مربوط به کادمیوم (14/6 و 88/4) و سرب (85/4 و 96/4)، و کمترین مربوط به کروم (22/0 و 30/0) و البته نیکل (صفر) بود. غلظت کادمیوم، کروم وسرب در دانه ی گندم و ذرت فراتر از حد مجاز اتحادیه اروپا بود. شاخص خطر سرب برای کودکان و بزرگسالان در گندم و ذرت و شاخص خطر کادمیوم برای کودکان در ذرت بزرگ تر از 1 بود که به مفهوم خطر جدی و فزاینده مصرف گندم و ذرت تولید شده در این ناحیه است.
    کلیدواژگان: پساب شهری، فلزات سنگین، شاخص انباشت آلودگی، شاخص انتقال گیاهی، شاخص خطر بهداشتی
  • پرستو پارسامهر، داود فرسادی زاده، علی حسین زاده دلیر صفحات 581-591
    پرش هیدرولیکی نقش موثری در استهلاک انرژی جنبشی جریان در پایین دست سازه های آبی در حوضچه های آرامش ایفا می کند. در این تحقیق خصوصیات پرش هیدرولیکی بر روی بستر زبر با زبری های نیم استوانه ای شکل و آبپایه ی مستطیلی بر روی دو بستر با شیب معکوس 1 و 5/1 درصد و بستر افقی مورد بررسی قرار گرفت. در مجموع 338 آزمایش در محدوده اعداد فرود 6/4 تا 4/7 انجام گرفت. نتایج نشان داد طول پرش هیدرولیکی در شیب معکوس 5/1 درصد بر روی آبپایه بطور متوسط 46 درصد و در حالت پرش بر روی بستر زبر بطور متوسط 49 درصد کاهش می یابد. همچنین عمق ثانویه پرش هیدرولیکی در شیب معکوس 5/1% بر روی آبپایه حداکثر 4/24 درصد و بر روی بستر زبر حداکثر 44 درصد نسبت به پرش کلاسیک کاهش یافت. بنابراین در مواقعی که تثبیت پرش با کاهش طول آن مدنظر باشد، بکارگیری یک آبپایه پیوسته روی شیب معکوس دارای نتیجه مطلوب و مقرون به صرفه خواهد بود.
    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، تثبیت پرش هیدرولیکی، حوضچه آرامش، شیب معکوس
  • رسول قبادیان، محمد علی قربانی، معصومه خلج صفحات 592-602
    روش برنامه ریزی بیان ژن جدیدترین شیوه از بین روش های الگوریتم تکاملی می باشد که به دلیل دارا بودن دقت کافی، از کاربرد بیشتری برخوردار است. این روش با استفاده از اطلاعات موجود در داده ها و بدون هیچ فرضیه ای در ساختار رابطه بین متغیر های مستقل و وابسته، رابطه ای مناسب بین آنها برقرار کرده و هیدروگراف خروجی را پیش بینی می کند. روش موج دینامیکی جزء روش های پیچیده روندیابی سیلاب است. لذا در این تحقیق مدل کامپیوتری نوشته شده که در آن روندیابی به روش موج دینامیکی با حل کامل معادلات سنت و نانت به روش تفاضل محدود با در نظر گرفتن تلفات انتقال در مسیر رودخانه انجام شده و سپس با استفاده از پارامتر های آماری، میزان عملکرد مدل برنامه ریزی بیان ژن در مقایسه با مدل موج دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج روندیابی شش هیدروگراف سیل، بین سال های 84 تا 88 نشان داد مدل برنامه ریزی بیان ژن قادر است با دقت بیشتری حجم هیدروگراف خروجی را پیش بینی کند. در خصوص دبی پیک و زمان وقوع آن مدل موج دینامیک برتری دارد. مدل موج دینامیکی به طور متوسط با خطایی برابر با 25/7% و مدل برنامه ریزی بیان ژن با خطایی برابر با 17% دبی پیک هیدروگراف خروجی را پیش بینی می کنند. همچنین میانگین خطای مدل های مذکور در پیش بینی زمان وقوع دبی پیک به ترتیب 45/1% و 25/2% است.
    کلیدواژگان: روندیابی سیلاب، رودخانه زنگمار، موج دینامیکی، برنامه ریزی بیان ژن
  • حجت احمدی، وحیدرضا وردی نژاد، محمد همتی صفحات 603-612
    هدف این تحقیق تعیین شیب پایدار دیواره های جانبی کانالهای آبیاری ساخته شده در بسترهای خاکی بوده است. بدین منظور از روش آنالیز پایداری اجزاء محدود استفاده شده است. از نظر شرایط ژئوتکنیکی انواع خاکها بر اساس طبقه بندی یونیفاید و با توجه به مشخصات فنی شامل چسبندگی، زاویه اصطکاک درونی، وزن واحد حجم و سایر خصوصیات مهندسی خاک توصیه شده در منابع علمی معتبر، مورد تجزیه تحلیل قرار گرفتند. از نظر کارکرد کانال، سه حالت کانال پر، کانال خالی (انتهای مرحله ساخت) و بلافاصله پس از قطع آب در تحلیلها ملحوظ شده است. نتایج بررسی ها نشان داد که لغزشهای احتمالی از نوع کم عمق با سطح لغزش عبوری از پاشنه شیب می باشد و بیشترین تغییر شکلها در بخشهای پایینی شیب در نزدیکی پنجه اتفاق می افتد. همچنین پایداری شیب جانبی کانال در درجه اول تابع جنس خاک به لحاظ چسبندگی، در درجه دوم تابع شرایط کارکرد کانال و در درجه بعدی تابع عمق کانال می باشد. در این مقاله بر اساس موارد مذکور، شیب جانبی پایدار کانالهای آبیاری تا عمق هشت متر و با ضریب اطمینان پایداری مجاز تعیین گردید. برای خاکهای غیر چسبنده مقدار شیب مجاز بر اساس بحرانی ترین حالت 6/1:0 و در خاکهای چسبنده 1:3 بدست آمد
    کلیدواژگان: شیب پایدار، پوشش کانال، افتادگی سریع آب، لغزش
  • مسلم اکبرزاده، بیژن قهرمان صفحات 613-629
    در زمین آمار، برآورد مقدار نامعلوم میدان تصادفی در موقعیت و زمان مشخص، توسط کریجینگ فضایی-زمانی صورت می پذیرد. در برخی شرایط استفاده از متغیر کمکی دقت برآورد را افزایش می دهد. برای ارزیابی این فرضیه، روش های زمین آمار کریجینگ عام و برونی برای داده های آبخوان شهر مشهد مورد استفاده قرار گرفت. با به کارگیری آنتروپی، شبکه بهینه پایش کیفی منابع آب زیرزمینی ارائه گردید. در این روش ابتدا چاه ها بر اساس معیارهای آنتروپی و اطلاع متقابل، رتبه بندی شد. سپس بر اساس درصدهای اطلاع و با تکیه بر کریجینگ فضایی-زمانی، شبکه بهینه پایش کیفی تعیین گردید. نتایج بدست آمده از مقایسه کریجینگ عام و برونی حاکی از آن است که عامل هدایت الکتریکی در برآورد بهتر نقاط فاقد مشاهده تاثیر بسزایی دارد. در نتیجه کریجینگ برونی که در آن از EC به عنوان متغیر کمکی در برآورد روند استفاده شده است، به عنوان کریجینگ برتر انتخاب شد. همچنین با بهره گیری از کریجینگ برونی و مقایسه آن با کریجینگ عام اثبات گردید استفاده از داده های کیفی شبکه ای با 111 حلقه چاه، اطلاعاتی برابر با شبکه پایش اولیه با مجموع 237 حلقه چاه، در اختیار قرار می دهد.
    کلیدواژگان: نظریه اطلاع، زمین آمار، واریوگرام، اعتباریابی، نیترات، هیدروژئوشیمی
  • یاسر استواری، حبیب الله بیگی هرچگانی صفحات 630-641
    اندازه گیری رطوبت در مکش های مختلف، صرف نظر از هزینه ها، نیازمند وقت زیادی است. لذا تخمین رطوبت خاک با استفاده از خصوصیات پایه ای آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از این مطالعه بررسی رابطه ی بعد فرکتال بافت-رطوبت حجمی و ارائه روابط کمی برآورد رطوبت در هشت مکش خاک با استفاده از بعد فرکتال بافت است. برای این منظور از 195 نمونه خاک UNSODAاستفاده شد. در این مطالعه، از رابطه ی سپاسخواه و تفته (2013) جهت برآورد بعد فرکتال بر اساس درصد اجزای بافت خاک استفاده شد. رابطه ی بعد فرکتال-رطوبت بیشتر از یک روند نمایی پیروی می کند. تعدادی تابع نمایی بر مبنای بعد فرکتال و چگالی ظاهری برای برآورد رطوبت در دامنه ی منحنی رطوبتی خاک ارائه شد. این توابع پیشنهادی عموما کارآیی خوب، قابل مقایسه و گاها بهتری در مقایسه با روابط خطی موجود از جمله توابع جدید قنبریان-میلان (2010) نشان می دهند.
    کلیدواژگان: بعد فرکتال بافت، توابع انتقالی، برآورد رطوبت خاک، روابط نمایی، UNSODA
  • فرشاد فتحیان، سعید مرید، صالح ارشد صفحات 642-655
    روند نزولی تراز آبی دریاچه ارومیه یکی از مشکلات جدی برای شمال غرب ایران و از بعد ملی نیز نگرانی هایی به همراه داشته است. این تحقیق دلایل احتمالی این معضل را با برآورد روند در سری زمانی متغیرهای آب و هواشناسی و ارزیابی تغییرات کاربری اراضی شرق این حوضه با استفاده از تصاویر ماهواره ای به انجام می رساند. بدین منظور چهار روش آماری غیر پارامتری تحلیل روند شامل: من-کندال، تایل-سن، اسپیرمن و سنس تی و اطلاعات 18 ایستگاه هواشناسی و آب سنجی واقع در منطقه به کار گرفته شدند. علاوه بر آن، با استفاده از تصاویر سال های 1976، 1989، 2002 و 2011 ماهواره لندست، کاربری اراضی منطقه و تغییرات آن با روش های مختلف طبقه بندی تصاویر شامل: حداکثر شباهت، حداقل فاصله و فاصله ماهالانوبیز تعیین گردید. نتایج بخش اول، روند معنی دار افزایشی دما را در کل منطقه نشان داد که در مورد بارندگی این چنین نبود. همچنین نتایج، روند کاهشی را برای دبی بخصوص در ایستگاه های پائین دست تائید کردند. برای بخش طبقه بندی کاربری اراضی، نتایج نشان داد تغییرات عمده ای در کاربری منطقه بوده است. بطوریکه مساحت اراضی آبی، باغی و دیم بترتیب 412، 485 و 672 درصد طی 35 سال اخیر افزایش داشته است از طرفی نیز اراضی مرتعی با 34 درصد کاهش همراه بوده اند. در نهایت بررسی رابطه تغییرات جریان رودخانه ها با تغییرات همزمان دما و بارش و یکبار با تغییرات همزمان دما، بارش و سطح اراضی آبی نشان داد که بیشترین همبستگی تغییرات دبی با تغییرات سطح کشت آبی و سپس با دما می باشد و در هیچ مورد با تغییرات بارش همبستگی معنی داری وجود نداشته است.
    کلیدواژگان: روند، روش های غیرپارامتری، کاربری اراضی، فن آوری سنجش از دور، حوضه دریاچه ارومیه
  • جبار فلاحی، پرویز رضوانی مقدم*، مهدی نصیری محلاتی، محمد علی بهدانی صفحات 656-668

    تغییرات اقلیمی ناشی از افزایش غلظت گازهای گلخانه ای به ویژه دی اکسید کربن، منجر به افزایش توجه به مسئله ترسیب کربن از طریق بازسازی و حفاظت از پوشش گیاهی شده و در این بین بوم نظام های مناطق خشک از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند. از این رو، در این تحقیق اثرات بازسازی و حفاظت، بر روی توان ترسیب کربن خاک در منطقه اجرای پروژه بین المللی ترسیب کربن در استان خراسان جنوبی با رویکردی شبیه-سازی، بررسی و اثرات تغییر اقلیم یعنی افزایش دما و کاهش میزان بارندگی بر وضعیت ترسیب کربن در منطقه مذکور مورد مطالعه قرار گرفت. عملیات بازسازی و حفاظت در منطقه مورد مطالعه از سال 1384 شروع شد و هشت سال پس از آن، در فاصله سال های 1390 تا 1391 نمونه برداری خاک به صورت هر دو ماه یک بار، انجام گرفت. در نهایت پس از جمع آوری ورودی های اقلیمی، خاکی و مدیریتی مورد نیاز برای مدل RothC، این مدل برای بوم نظام تحت بررسی، مورد ارزیابی و تعیین اعتبار قرار گرفت. علاوه بر این، وضعیت ترسیب کربن منطقه مورد مطالعه در شرایط تغییر اقلیم نیز بررسی گردید. نتایج حاصل از به کارگیری مدل RothC نشان داد که این مدل قابلیت به کارگیری در بوم نظام های نواحی گرم و خشک را داشته و به خوبی می تواند تغییرات کربن خاک را در طی زمان برآورد نماید؛ به طوری که مقادیر شاخص کارایی مدل، ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطا به ترتیب برابر 98/0، 98 درصد و 01/0 بود. بر اساس نتایج حاصل از شبیه سازی، روند تغییرات کربن خاک در فاصله زمانی سال های 2011 تا 2050 در بوم نظام مورد بررسی افزایشی بوده و این عامل از اجرای عملیات حفاظت و نیز تغییر اقلیم احتمالی اثر خواهد پذیرفت. به طوری که، برآورد میزان کربن ترسیب شده در سال 2050 حاکی از بالاتر بودن آن در مناطق تحت حفاظت در مقایسه با نواحی تحت چرا می باشد. علاوه بر این، در اثر تغییر اقلیم یعنی افزایش دما و کاهش بارندگی پیش بینی شده برای منطقه مورد مطالعه، توان ترسیب کربن خاک با کاهش نسبی مواجه خواهد شد.

    کلیدواژگان: ترسیب کربن، تغییر اقلیم، شبیه سازی، مدل
|
  • O. Bozorg Haddad, S. Khosrowshahi, M. Zarezadeh, P. Javan Pages 462-471
    The man’s craving for water has inspired many civilizations to be formed near rivers. The social and economic destructive consequences of flood in human societies are considered undeniable facts. Today human trespasses on riversides and also vegetation destruction have caused increase in flood damages. These factors lead to be not only vital and financial damages, but also damages such as soil erosion in upstream and soil deposition in downstream. This research aims to decrease flood damages using structural methods as well as investigating and finding proper locations to construct protective levees in high risk areas via studying torrent area of riversides. In this research, the Genetic Algorithm (GA) are applied to maximize the benefit of flood control and also to minimize the cost of protective levees construction. Therefore, the fitness function of the research is defined to maximize net benefit of the project. The objective of the present paper is to evaluate this method for decreasing flood damages in the “Sarm” and “Khoor Abad” rivers, located in Qom province in Iran. The proper location and height of levees are defined whether the factor of “the level of saved losses to the region by constructing protective levees minus the cost of constructing protective levees” is maximized. The results indicate that by constructing protective levees the rate of damages reduces up to 99% in comparison with a non-constructed protective levees scenario.
    Keywords: Flood Optimization, Protective Levee, Optimization, Genetic Algorithm (GA)
  • H. Kashi, H. Ghorbani, S. Emamgholizadeh, S.A.A. Hashemi Pages 472-484
    With respect to the problem of direct measurement of soil parameters in recent year using indirect method such as artificial neural networks has been considered. In the present study, 200 soil samples were collected from Ghoshe location in Semnan province. Half of samples were collected from disturbed agricultural lands and the other half were collected from undisturbed nearby lands. Some soil chemical as well as physical properties such as electrical conductivity (EC), soil texture, lime percentage, sodium adsorption ration (SAR) and bulk density were considered as easy and fast obtainable features and soil cation exchange capacity as difficult and time consuming feature. The collected data randomly divided in two categories of training (70%) and testing (30%) and they used for train and test of two artificial neural networks, multi-layer perception using back-propagation algorithm (MLP/BP) and Radial basis functions (RBF) and nonlinear regression model. Results of this research show high efficiency of artificial neural network compared with nonlinear regression and also MLP network was better than RBF network. Sensitivity analysis was also performed for all parameters to find out the relationship between soil mentioned parameters and soil cation exchange capacity for both disturbed and undisturbed soils. At last, the correlation between soil parameters and soil cation exchange capacity was determined and most important parameters which could influence the soil cation exchange capacity were described.
    Keywords: Artifical neural network, Cation exchange capacity, Linear regression, Modeling, Sensitivity analysis
  • M. Zarei, Z. Paymaneh, A. Ronaghi, A.A. Kamgar Haghighi, A. Shahsavar Pages 485-494
    Rootstocks are of primary importance to the citrus industry. Rough lemon (Citrus jambhiri L.) is one of major and widely used rootstocks in Citrus production. The experiment was a completely randomized design in a factorial arrangement with three replications. The factors were mycorrhizal treatments at two levels (inoculation with Glomus mosseae and control) and irrigation treatments in 4 irrigation intervals (2, 4, 6 and 8 days). Water deficit decreased shoot and root dry weights and decreasing effect was more on the shoot. As water deficit levels increased, root colonization, leaf water potential and chlorophyll content decreased, but leaf temperature increased. Arbuscular mycorrhizal fungus increased root colonization, shoot and root dry weights, chlorophyll content and leaf water potential, while decreased leaf temperature in comparison with non mycorrhizal treatments.
    Keywords: Glomus mosseae, Drought dificit, Rough lemon, Leaf temperature, Chlorophyll content, Leaf water potential
  • S. Kermanshahi, K. Davari, S.M. Hasheminia, A. Farid Hosseini, H. Ansari Pages 495-505
    The requiring of reducing agricultural water demand as the world’s largest consumer of water, for having sustainable water resources is not concealed to anyone. With measurements such as increasing irrigation efficiency, changing in cropping pattern, reducing the cultivation area, etc, this goal can be achieved. In this study, the status of water resources and irrigation demands within the Neyshabour Plane was evaluated by using Water Evaluation and Planning model (WEAP). To assess the effect of these strategies in WEAP model, scenarios with different topics for cropping pattern, reducing cultivation area, and combined scenarios were developed and then the simulations were performed for 20 years in future. The results suggested that above measurements reduced the mean annual water demand of agriculture by 9, 10 and 18 percents respectively and subsequently reduced the average of annual groundwater deficit by 13, 8 and 18 percents. On the other hand these measurements had a significant role in reducing the agricultural water demand, and therefore, in reducing the extraction from different water resources.
    Keywords: Cropping pattern, Reducing the cultivation area, Neyshabour plane, WEAP model
  • S. Rahmati, M.R. Javadi, A. Rangavar Pages 506-514
    Empirical models specially event-based versions for estimating erosion are site specific, so calibration is essential for designing soil conservation practices measures. In this study, the efficiency of Universal soil Loss Equation and other event-based versions include USLEM, MUSLE-S and AUSLE evaluated in semi-arid region of khorasan Razavi. Because of small plot size (20 m2 area with annual shrubs cover), The amount of estimated soil loss equaled with measured sediment. Result showed that in addition to overestimation of USLEM and MUSLE-S, models showed temporal variation of sediment significantly. With respect to high and negative values of RMSE and ME of Nash-Shatklyf, models have no significant efficiency. Also, because of the same model structure of AUSLE and USLE models, thay have not significantly efficiency.
    Keywords: Erosion, Sediment Yield Estimation, Empirical Models, Accuracy, Efficiency, Standard Plot
  • I. Esfandiarpour Borujeni Pages 515-524
    Soil salinity and sodicity are considered as the important factors limiting the plants growth. This study was conducted to assess the influence of the sample size on the accuracy of estimation of soil salinity and sodicity status, made by ordinary kriging, inverse distance weighting and spline estimators in Eslamieh area, Rafsanjan city. First, electrical conductivity (EC) and sodium adsorption ratio (SAR) were measured for 100 observation points, collected from three depths using a regular grid sampling pattern with an interval of 500 meter. These properties were mapped using aforesaid estimators. Then, random omission of 20, 40 and 60 samples from the total primary dataset (100 samples), was done and in each new situation, EC and SAR were mapped again. At the end of all 10 stages used to omit the samples, the index of standardized root mean square error (RMSE%) was measured for each estimator. Finally, the obtained contents of RMSE% were statistically compared using Friedman and Wilcoxon tests. The results showed using relatively high number of samples (all 100 observation points), three analyzed estimators have no significant difference (95% confidence level). In the cases of lower sample sizes, Friedman test revealed a significant difference among the estimators; whereas using Wilcoxon test, as a supplementary procedure, no significant difference was observed between the results obtained from ordinary kriging and inverse distance weighting. Hence, thanks to the relatively good precision, ease of processing and lower required sampling points, the inverse distance weighting estimator is recommended for future studies in the studied area.
    Keywords: Spline, Kriging, Inverse distance weighting, Saline, sodic soils
  • M. Sadeghi, B. Ghahraman, A.N. Ziaei, K. Davary Pages 525-536
    After introducing similar media theory, many scaling methods were developed and have been widely used to cope with soil variability problem as well as to achieve invariant solutions of Richards’ equation. Recently, a method was developed for scaling Richards’ equation (RE) for dissimilar soils such that the scaled RE is independent of soil hydraulic properties for a wide range of soils. This method uses exponential – power hydraulic functions which are restricted to a limited range of soil-water content and matric potential. Hence, this method does not apply to the phenomena in which soil-water content and matric potential exceeds this range. Therefore, this research was performed to extend the method for a wider range of soil-water content and matric potential. This objective was achieved by modifying the exponential – power hydraulic functions and the scaling method was extended to the entire range of soil wetness (from saturated to dry). This study was followed to solve RE for soil-water infiltration using scaling. To do so, numerical solutions of the scaled RE was approximated by a scaled form of Philip three-term equation with soil-independent coefficients. The obtained approximate solution was tested using literature data of infiltration experiments on a sandy and two clayey soils. Results indicated that the solution can reasonably estimate (with the average relative error at most 9% for the cases studied here) measured infiltrated water. Also, it was shown that this solution can accurately approximate (with the average relative error at most 4% for the cases studied here) the numerical solutions of RE (for the same conditions and hydraulic functions). Hence, because of its simplicity, the solution is proposed as an alternative for numerical solutions of RE or other empirical equations for soil-water infiltration. Additionally, this solution can be easily applied to determine soil hydraulic functions by inverse solutions.
    Keywords: Variability_Similar soils_Dissimilar soils_Exponential – power hydraulic functions
  • M. Azari, H.R. Moradi, B. Saghafian, M. Faramarzi Pages 537-547
    Climate change is one of the most significant challenges that all living matters on the Earth needs to face. A warmer climate will accelerate the hydrologic cycle, altering rainfall, magnitude and timing of runoff.Iran might become one of the most vulnerable areas in the world regarding climate change. To study the effects of climatic variations, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was implemented to simulate the hydrologic regime on Gorganroud basin. The SUFI-2 algorithm in the SWAT-CUP program was used for parameter optimization using the monthly river discharge. The climatechange scenarios were constructed using outcomes of three General Circulation Models (CGCM2, HadCM3 and SCIRO)for low and high levels of greenhouse gas emission scenarios (A1F1 and B1). The calibration andvalidation results of the SWAT model agreedwell with the observed data. The study result showed that Compared with the present climate, the climate models predicted a −3.2% to -6.5% changes in annual precipitation, 3 to 5.7°C rises in maximum temperature, and 2.8 to 5.2°C rises in minimum temperature. SWAT predicted a −0.4% to -7.7% changefor runoff, −5.2% to -13% change for soil water content, 5.3% to 10.2% change for water yield, and -1.6% to -3.6% decrease for evapotranspiration during 2010–2039 under all climate scenarios.These results highlight the strong impact of climate change in regional water resources and reflect the importance of incorporating these analysis into adaptive management in the future watershed management strategies.
    Keywords: Climate Change, Hydrological Impacts Assessment, SWAT, Gourganroud
  • B. Azimzadeh, H. Khademi Pages 548-559
    One of the main problems in soil pollution evaluation is the lack of regional standards. The objectives of this study were (i) to estimate the background concentration of some heavy metals for environmental assessment and, (ii) to locate heavy metal polluted soils in part of central Mazandaran Province. The study region with 5500 km¬2¬ area is important in terms of agricultural activities and population density. Using nested-systematic method, 256 composite soil samples were taken from the depth of 0-10 cm, including 148, 60, and 48 soil samples in agricultural land, urban area, and natural lands (forest and rangeland), respectively. After preparation and extraction of soil samples with 5 N nitric acid, the total concentration of Cu, Zn, Ni, Pb, and Cd was measured by an atomic absorption spectrometer. Natural background concentration (NBC) of Cu, Zn, Ni, Pb, and Cd was estimated to be 28.3, 40.2, 45.7, 34.2, and 0.23 mg kg-1, respectively. Interpolated distribution map of contamination factors (CF) and pollution load index (PLI) of heavy metals were prepared using NBC. The overlap of CF and PLI maps with geology and land use maps was indicated that the concentration of Pb, Zn, and Cu has been affected by human activities such as traffic, whereas Cd and Ni contents are controlled by natural factors such as parent material, and agricultural activities, mostly. Based on the classes of CF, most samples are moderately contaminated with heavy metals.
  • S. Naeimi Marandi, S. Ayoubi, B. Azimzadeh Pages 560-569
    Soil pollution by heavy metals is an important environment issue throughout the world. Heavy metals’ origin, accumulation, and distribution in soil have been the focus of much attention by many researchers. The objective of this study was to recognize the sources of some heavy metals in surface soils in Zob-Ahan industrial district, Isfahan province, using multivariate geostatistical techniques. A total of 202 surface (0–30 cm) soil samples were collected. Total lead (Pb), zinc (Zn), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co) and chromium (Cr) contents of the samples were determined. A multivariate geostatistical analysis was performed to identify the common source of heavy metals. The results of principal component analysis led to the identification of three components. So, these components were explained 31, 27, and 16 % of total variance of heavy metal concentration, respectively. The distribution of scores of each components were shown that the quantities of Fe, Mn, Pb and Zn were found to be associated with anthropogenic activities, corresponding to the first factor was termed the “anthropogenic component”. The quantities of Co were found to be associated with parent rocks, corresponding to the second factor was termed the “lithologic component”. Also, the third factor was mainly attributed to Cu, Ni and Cr which also comprised the first and third factors, indicating a mixed source both from lithologic and anthropogenic inputs.
    Keywords: Soil pollution, Heavy metals, Principal Component analysis, Cluster analysis, Geostatistics, Zob, ahan industrial distruct
  • P. Parsamehr, D. Farsadizadeh, A. Hosseinzadeh Dalir Pages 581-591
    Hydraulic jump plays a significant role in dissipation of kinetic energy downstream of hydraulic structures in a stilling basin. In the present research, hydraulic jump characteristics on roughened bed with half cylindrical shape bars and rectangular bed sill on two adverse slopes of 1 and 1.5 % and horizontal bed were investigated. In total 338 experiments were performed for Froude numbers ranging from 4.6 to 7.4. The results indicated that the length of the hydraulic jump on the adverse slope of 1.5% decreased 46% with sill and 49% on rough bed. Also maximum reduction of sequent depth on the adverse slope of 1.5 % with sill and on rough bed was 24.4% and 44%, respectively, compared with the classic jump. Furthermore, application of a continuous sill on adverse slope to stabilize hydraulic jump with decreasing its length will be economical.
    Keywords: Energy Loss, Stabilization of Hydraulic Jump, Stilling Basin, Adverse Slope
  • H. Ahmadi, V.R. Verdinejad, M. Hemati Pages 603-612
    The main objective of this research was to find the stable side slope of irrigation canals, considering type of subgrade materials as well as canal depth. For this purpose two methods of limit equilibrium and finite element methods were used for stability analysis. In respect to the geotechnical properties of subgrade materials, the Unified Soil Classification System as well as the technical properties of each soil group such as cohesion, angle of internal friction and unit weight was used based on the recommendations given in the literature. To consider operation conditions, three cases namely: steady seepage, rapid drawdown and end of construction of canal were taken in to consideration. The results of investigation showed that stability of side slopes in canals is a function of type of subgrade material in respect to its cohesiveness, operation conditions and depth. In non-cohesive materials, the safety factor is not related to the canal depth and is normally less. Based on the mentioned functions safety factor of side slopes of canals with depth up to 8 meters were calculated. For non-cohesive soils stable slopes were about 1:0.6 and for cohesive soils it was determinate around 1:3.
    Keywords: Stable slope, Canal lining, Rapid drawdown, Sliding
  • M. Akbarzadeh, B. Ghahraman Pages 613-629
    In geo-statistics, prediction of an unknown value of random field has been performed in specified time and position, using spatio-temporal Kriging. In some circumstances, a suitable covariate increase the estimation prediction. Geo-statistical methods of Universal Kriging (UK) and Kriging with External Trend (KwET) were applied to Mashhad plain water quality data sets. The optimal network to monitor groundwater quality was presented, using Entropy. All wells ranked based on the criterion of Entropy and mutual information. Then, the optimal network was determined based on the percentages of acquired information and relying on the spatio-temporal Kriging. Based on UK and KwET, electrical conductivity (EC) was the best covariate. KwET with EC as a covariate was the superior Kriging method. A network covering 111 wells showed to be as informative as the existing monitoring network with a total of 237 wells.
    Keywords: Information Theory, Geostatistics, Variogram, Validation, Nitrate, Hydrogeochemistry
  • Pages 630-641
    Estimation of soil moisture content at different soil suctions is preferred to its determination due to required cost and time. The aim of the present work was to explore the relationship between soil texture fractal dimension and soil volumetric water content. A dataset of 195 soil samples from UNSODA database was selected. A pedotransfer developed by Sepaskhah & Tafteh (2013) was used to estimate soil fractal dimension. Exponential functions better describe the fractal-water content relationship than linear functions. A set of exponential pedotransfer functions using texture fractal dimension or additionally soil bulk density is proposed for predicting water content at several suctions across soil water retention curve. These pedotransfer functions, generally, function well or better than the most recent pedotransfer functions proposed by Ghanbarian-Millan (2010).
    Keywords: Fractal dimension, Soil texture, Pedotransfer functions, Water content estimation, Exponential relationship, UNSODA
  • F. Fathian, S. Morid, S. Arshad Pages 642-655
    The drawdown trend of the water level in Urmia Lake poses a serious problem for northwestern Iran that will have a negative impact on the agriculture and industry. This research investigated the possible causes of this adversity by estimating trends in the time series of hydro-climatic variables of the basin as well as tracking changes in the land use of the study area, using satellite images. Four non-parametric statistical tests, the Mann-Kendall, Theil-Sen, Spearman Rho and Sen's T test, were applied to estimate the trends in the annual time series of streamflow, precipitation and temperature at 18 stations throughout the case study. Furthermore, by using the LANDSAT satellite images of 1976, 1989, 2002 and 2011, land use classification was determined using maximum likelihood, minimum distance and mahalanobis distance methods. The results showed significant increasing temperature trend throughout the region and an area-specific precipitation trend. The trend tests also confirmed a general decreasing trend in region streamflows that was more pronounced in the downstream stations. The results showed that the classification by the maximum likelihood method wass associated with minimum error. The results of processing the images showed that the irrigated crops, horticultural and dry lands have increased during last 35 years by 412, 485 and 672 percent, respectively. But, the pasture area is decreased by 34 percent. Finally, correlation between streamflow changes with simultaneous changes in climatic variables and land use showed it is significant in case of temperature and land use; and insignificant in case of precipitation. However, the determination coefficient of land use is higher than temperature.
    Keywords: Trend, Non, parametric methods, Land use, Remote Sensing, Urmia Lake Basin
  • J. Fallahi, P. Rezvani Moghaddam, M. Nassiri Mahallati, M.A. Behdani Pages 656-668

    Climate change by increasing concentrations of greenhouse gases, particularly carbon dioxide, has led to increase attention to the carbon sequestration through the restoration and protection of vegetation cover. In this regards, ecosystems of arid regions have a special importance. In this study the effects of reconstruction and conservation, on soil carbon sequestration of the region of the International Carbon Sequestration Project in Hussein Abad, South Khorasan province of Iran was investigated by a simulation approach using RothC model. In addition, the effects of climate change (increasing temperature and decreasing rainfall) on soil carbon sequestration potential was studied. In the studied area, replanting was done in 2004 and then soil samples were taken every two months during 2010-2011. After collecting the required input data for RothC model (climate, soil and management input data), the model was evaluated and validated for the study area. Moreover, soil carbon sequestration was studied under climate change condition. The simulation results revealed that the RothC model is applicable in rangelands of dry and warm regions, because it estimated the soil carbon changes over the time with proper accuracy. The amounts of model performance index, R2 and RMSE were 0.98, 98% and 0.01, respectively. Simulation study indicated that soil carbon storage will increase from 2011 to 2050 and will be affected by climate change and protection programs. Based on model estimation the amounts of soil carbon in preotected areas will be higher than non-protected areas. Moreover, in non-climate change scenario the amounts of soil carbon will be higher than climate change scenario in 2050.

    Keywords: Carbon Sequestrations, Climate Change, Simulation, RothC model