فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت آبخیز - سال ششم شماره 4 (زمستان 1393)
  • سال ششم شماره 4 (زمستان 1393)
  • تاریخ انتشار: 1393/12/11
  • تعداد عناوین: 10
|
  • رضا سکوتی اسکویی* صفحات 302-311
    رشد گیاه در رویشگاه های طبیعی حاصل کارکرد عوامل مختلف زیستی می باشد. از جمله موثرترین عوامل تاثیرگذار در پتانسیل تولید یک رویشگاه، خاک است که با تخریب آن حاصل خیزی و پتانسیل مرتع کاهش می یابد. لذا پژوهش حاضر با هدف تعیین رابطه بین تولید و خصوصیات خاک مورد استفاده در محاسبه شاخص کیفیت خاک در دره شهدا به عنوان نمونه ای از مراتع نیمه خشک کشور در استان آذربایجان غربی انجام شد. برای تعیین واحدهای کاری، نقشه چهار جهت اصلی و پنج طبقه شیب و پوشش گیاهی در محیط GIS در مقیاس 50000: 1، تهیه شد. ویژگی های شیمیایی و فیزیکی خاک از نمونه های برداشت شده از عمق 30-0 سانتی متری خاک سطحی و با انجام آزمایشات مورد نیاز تعیین شد. اطلاعات سطحی خاک با روش تحلیل عملکرد سرزمین (LFA) جمع آوری و تولید کل، تولید گیاهان علفی و خشبی در زمان حداکثر گلدهی گونه های غالب به روش برداشت مستقیم، اندازه گیری شد. موثرترین خصوصیات خاک بر تولیدات گیاهی با استفاده از روش تجزیه عاملی (PCA)، تعیین و با استفاده از رگرسیون چند متغیره گام به گام، روابط ریاضی بین تولید گیاهی و خصوصیات خاک به دست آمد. نتایج نشان داد که در تعداد 28 واحدکاری، میانگین مقادیر شاخص چشم انداز خاک برابر 0/8، شاخص پایداری برابر 76/9، شاخص نفوذپذیری 57/1 و شاخص مواد مغذی برابر 69/1 است. میانگین تولید کل 1535/24 کیلوگرم ماده خشک بر هکتار محاسبه شد. با روش تجزیه عاملی، تعداد سه بردار با داشتن شرط ریشه پنهان واریانس بالاتر از یک، حدود 78 درصد واریانس داده ها را توضیح دادند. در نتیجه متغیرهای لازم برای ارزیابی شاخص کیفیت خاک، درصد شاخص سازمان یافتگی، درصد شاخص چرخه عناصر، شوری و وزن مخصوص ظاهری تعیین شدند. بین شاخص کیفیت خاک و تولید گیاهی با ضریب 63 درصد رابطه معنی داری به دست آمد. پس از برازش مدل ریاضی برآورد تولید، با استفاده از شاخص کیفیت خاک ضریب تبیین 64 درصد محاسبه شد. انحراف مدل به دست آمده با آماره MBE برابر 0/02-، خطای 8% و کارایی 0/66، کاربرد مناسبی برای تفسیر عملکرد سرزمین ارائه می کند. لذا، مدل به دست آمده می تواند برای برآورد تولید رویشگاه های مناطق نیمه خشک و نیمه استپی سرد کشور مناسب باشد.
    کلیدواژگان: آذربایجان غربی، تولید گیاهی، خصوصیات خاک، رویشگاه، مناطق نیمه خشک
  • سمیه مقیمی*، یحیی پرویزی، محمدحسین مهدیان، محمدحسن مسیح آبادی صفحات 312-322
    کربن آلی خاک یکی از مهم ترین ویژگی های خاک بوده و هرگونه تغییر در مقدار و ترکیب آن بر اکثر ویژگی های شیمیایی، زیستی و فیزیکی خاک تاثیرگذار است. بهبود کربن آلی خاک سبب بهبود ساختمان خاک، کیفیت و کمیت رطوبت در حوضه، کیفیت هوا، افزایش سطح عناصر غذایی خاک و در نتیجه کیفیت و کمیت محصول، جلوگیری از تخریب و فرسایش خاک و احیا خاک و زیست بوم خواهد شد. عوامل متعددی از جمله عوامل اقلیمی، توپوگرافی و مدیریتی بر مقدار کربن آلی خاک تاثیر می گذارند. در مقیاس کوچک محلی مانند مرتع مورد مطالعه، عامل اقلیم تنوع قابل ملاحظه ای نداشته و عوامل توپوگرافی بر تغییرات کربن آلی خاک، بسیار اثرگذارند. لذا، هدف این پژوهش، برآورد تاثیر متغیرهای توپوگرافی ارتفاع، جهت شیب، درصد شیب، سایه روشن و انحنا بر مقدار کربن آلی خاک در اراضی مرتعی واقع در حوضه مرگ استان کرمانشاه است. به این منظور، برآورد کربن آلی خاک با دو روش رگرسیون چندمتغیره خطی (MLR) و شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) انجام شد. بر طبق نتایج، مدل MLR، توانست 53 درصد و مدل ANN، 77 درصد از تغییرات کربن آلی خاک را پیش بینی کند. در روش MLR، مقدار RMSE وMBE به ترتیب 4/0 و صفر در روش ANN، مقادیر RMSE و MBEبه ترتیب 16/0 و 003/0 محاسبه شد. نتایج بررسی ها نشان داد، شبکه عصبی مصنوعی با آرایش 1-9-5 و تابع فعال سازی تانژانت هایپربولیک در لایه پنهان، نسبت به-روش رگرسیون خطی چندگانه، دارای دقت و صحت بالاتری است. طبق نتایج شبکه عصبی مصنوعی، از بین متغیر های مورد بررسی، به ترتیب ارتفاع با 79/0، سایه روشن با 64/0 و درصد شیب با 28/0 ضریب تاثیر، در تغییرات ذخایر کربن آلی خاک در این منطقه بیشترین سهم را دارند.
    کلیدواژگان: ارتفاع، انحنا، جهت شیب، درصدشیب، سایه روشن
  • لیلا مهدی زاده، فرخ اسدزاده*، عباس صمدی صفحات 323-336
    یکی از خصوصیات کلیدی رسوبات، توزیع اندازه ذرات آن ها است که بسیاری از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی را تحت تاثیر قرار می دهد. در این پژوهش توزیع اندازه ذرات رسوبات سطحی انباشته شده در پشت بندهای رسوب گیر مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور دو آبراهه در منطقه نوشان ارومیه که به ترتیب دارای سه و چهار بند سنگی ملاتی بودند، انتخاب شده و توزیع اندازه ذرات رسوب پشت آن ها با اندازه ذرات خاک دامنه مشرف به بندها مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ذرات رسوب پشت بندها در مجموع نسبت به ذرات خاک دامنه، اندازه درشت-تری داشته و دارای بافت شنی-لومی و شنی هستند. در بندهای نیمه پر ترسیب انتخابی ذرات رسوب مشاهده شد و بندهای پایین دست دارای ذراتی با اندازه تقریبا مشابه با خاک اصلی بودند. در حالی که در بندهای پر، این شرایط مشاهده نشده و عملا بخش قابل توجهی از ذرات کوچک تر از 0/124 میلی متر از بندها عبور نمودند. ده مدل مختلف ریاضی برای توصیف توزیع اندازه ذرات رسوب به کار رفته و قابلیت آن ها بر مبنای طیف متنوعی از ضرایب کارایی مورد ارزیابی قرار گرفت. خوشه بندی سلسله مراتبی مدل ها بر مبنای ضرایب کارایی منتخب نشان داد که به ترتیب سه مدل فردلاند، ORL و ONL دارای برتری نسبی در مقایسه با سایر مدل ها هستند. مقدار ضریب تبیین در هر سه مدل برابر با 0/99 بوده و آماره AIC نیز در آن ها به ترتیب برابر با 44/13-، 43/92- و 41/46- بود. بنابراین این مدل ها می توانند برای کمی سازی توزیع اندازه ذرات رسوب مورد استفاده قرار گیرند.
    کلیدواژگان: ارومیه، ترسیب انتخابی، مدل توزیع اندازه ذرات، مدل فردلاند، نوشان
  • ابوالقاسم دادرسی سبزوار*، نادر جلالی، ابراهیم گوهری صفحات 337-352
    بهره وری از سیلاب های به وقوع پیوسته در کشور که از کمبود منابع آبی شدیدا در رنج است، ضرورتی اجتناب ناپذیر به شمار آمده، پخش سیلاب در مناطق مستعد یکی از روش های ساده و قابل اعتماد بهره وری محسوب می شود. مناطق مساعد برای بهره برداری و پخش سیلاب دارای خصوصیات منحصر به فردی هستند که شناسایی این نقاط به شکل سنتی بسیار وقت گیر و پرهزینه است. استفاده از اطلاعات ماهواره ای و تکنیک GIS، سرعت و دقت دست یابی به این مناطق را زیادتر می کند. منطقه تحقیق، بخشی از دو استان خراسان رضوی و شمالی است که شهرستان های سبزوار، اسفراین، جاجرم، کاشمر، بردسکن و خلیل آباد را شامل می شود. در این تحقیق هفت لایه اطلاعاتی، شامل واحد های کواترنری، محدودیت های کاربری، شیب، نفوذپذیری، ضخامت آبرفت، رواناب و ضریب ذخیره انتخاب و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نقشه نهشته های کواترنری در منطقه مورد بررسی از نقشه های 1:250000 زمین شناسی تهیه و مرز آن ها از روی عکس های هوایی، کنترل شد. در این لایه اطلاعاتی نهایتا 43 واحد مطالعه یا عرصه کاری انتخاب شد. برای بررسی محدودیت های کاربری، از روش بررسی صحرایی و تفسیر چشمی تصاویر ماهواره، استفاده شد. با استفاده از فایل رقومی منحنی های میزان 100 متری و با انتخاب سلول های 30 متری، نقشه شیب در GIS تهیه و مورد بهره برداری قرار گرفت. برای بررسی نفوذپذیری، از روش استوانه های مضاعف و برای تعیین ضخامت آبرفت، از روش کاوش های ژئوفیزیک، استفاده شد. همچنین، مطالعه ضریب ذخیره، با روش نمونه برداری خاک تا عمق یک متر و انجام آزمایشات دانه بندی و با استفاده از جداول رایج موجود، انجام شد و بالاخره به روش جاستین، بررسی هیدرولوژی و تعیین حجم رواناب سالانه عرصه ها، صورت پذیرفت. با روش وزن دهی و کاربرد سه مدل آماری منطق بولین، شاخص هم پوشانی و منطق فازی، به همراه تعدادی از عملگرهای آن ها، اولویت مناطق مستعد برای پخش سیلاب، تعیین شد. نتایج نشان داد که مدل فازی با عملگر جمع از کارایی بالاتری نسبت به سایر روش ها جهت تفکیک و شناسایی نهشته های مناسب پخش سیلاب، برخوردار بوده و بیشتریت هم پوشانی را با عرصه های کنترلی دارد، ضمن آن که تصویر مجازی RGB742 بهترین و مناسب ترین ترکیب سه نواری برای این منظور است که تفسیر چشمی آن به همراه استفاده از سامانه اطلاعات مکانی، می تواند به شناسایی مناطق مستعد پخش سیلاب و اولویت بندی آن ها انجامد.
    کلیدواژگان: بولین، تصاویر ماهواره ای، تغذیه مصنوعی، خراسان، شاخص هم پوشانی، فازی
  • روح الله تقی زاده مهرجردی، فریدون سرمدیان*، مهدی تازه، محمود امید، نورایر تومانیان، محمد جواد روستا، محمدحسن رحیمیان صفحات 353-363
    اخیرا محققین از روش نقشه برداری رقومی برای غلبه بر مشکلات نقشه برداری سنتی خاک بهره گرفته اند. با توجه به تغییرات مکانی زیاد خاک، نمونه برداری مهم ترین مرحله در مطالعات نقشه برداری رقومی خاک محسوب می شود. هدف از پژوهش حاضر، مقایسه سه روش مختلف نمونه برداری شامل مربع لاتین، فازی-میانگین k و تصادفی به منظور دستیابی به یک الگوی فضایی مناسب برای نمونه برداری خاک در منطقه اردکان به وسعت 720 کیلومتر مربع بود. متغیرهای محیطی که در این مطالعه استفاده شدند، عبارت است از مشتقات اولیه و ثانویه مدل رقومی ارتفاع، تصاویر +ETM ماهواره لندست و نقشه سطوح ژئومورفولوژی. نتایج بر اساس معیارهای آماری (میانگین و انحراف معیار) نشان داد که بهترین روش نمونه برداری، روش مربع لاتین می باشد. به عنوان مثال در مورد پارامتر کمکی شاخص خیسی مقدار میانگین داده های انتخاب شده به وسیله این روش و کل فضای نمونه برداری برابر با 18/19 می باشد. به طور مشابه مقدار میانگین شاخص همواری دره با درجه تفکیک بالا در روش مربع لاتین (3/64) بیشترین شباهت را با جامعه نمونه برداری (3/63) دارد. همچنین، توزیع فراوانی متغیرهای کمکی در محل های منتخب (نمونه) در روش مربع لاتین بسیار به توزیع فراوانی متغیرهای کمکی در کل منطقه (جامعه آماری) شبیه بود. همچنین، نتایج نشان داد که همیشه توزیع جغرافیایی مناسب (فازی-میانگین k) نشان دهنده الگوی نمونه برداری مناسب نمی باشد. بنابراین، روش مربع لاتین به عنوان بهترین روش نمونه برداری در منطقه مورد مطالعه معرفی می شود و پیشنهاد می-شود که محققین در مطالعات آتی نقشه برداری خاک از روش مربع لاتین استفاده شود.
    کلیدواژگان: توزیع فراوانی، فازی، میانگین k، مربع لاتین، نقشه برداری رقومی، نمونه برداری تصادفی
  • داود نیک کامی*، محمدحسین مهدیان صفحات 364-376
    آگاهی از مقدار صحیح فرسایش آبی به دلیل نقش آن در توسعه تغییرات سطح زمین و تحت الشعاع قرار دادن پایداری فعالیت های کشاورزی در بلند مدت حائز اهمیت است. فرسایندگی باران به عنوان یکی از مهم ترین فاکتورهای تاثیرگذار بر فرسایش آبی خاک مطرح است که در قالب شاخص هایی بیان می شود. برای کمی نمودن تاثیر عامل فرسایندگی باران در بررسی های مربوط به فرسایش و رسوب، شاخص های مختلفی بر مبنای خصوصیات باران از جمله مقدار، شدت، مدت، اندازه قطر قطره، انرژی جنبشی و یا ترکیبی از آن ها مد نظر قرار می گیرد. این عامل در بسیاری از روش های تجربی برآورد کمی و یا کیفی فرسایش خاک، به عنوان یکی از عوامل اصلی، مطرح است. لذا به منظور پرهیز از هر گونه دوباره کاری در تعیین عامل فرسایندگی باران، لازم است تا روشی مبتنی بر شرایط حاکم بر حوزه های آبخیز ایران تبیین شود. چنین اقدامی منجر به رفع ابهامات و اختلاف نظر ها در نحوه تعیین این عامل در هر یک از مدل ها می شود. برای حصول اطمینان در محاسبه این عامل مهم، ضرورت دارد تا اقدام به ارزیابی روش های مختلف تعیین توان فرسایندگی باران در شرایط اقلیمی و آب و هوایی مختلف نمود. این پژوهش با هدف تعیین شاخص فرسایندگی مناسب در ایران و بسط این شاخص به کل کشور و تهیه نقشه فرسایندگی باران در مقیاس ملی انجام گرفت. در این تحقیق، ابتدا به منظور بررسی شاخص های فرسایندگی باران و انتخاب مناسب ترین آن ها، 64 شاخص مختلف محاسبه شده و روابط همبستگی آن ها با تلفات خاک در هفت استان آذربایجان غربی، خراسان رضوی، زنجان، سمنان، مازندران، مرکزی و یزد و در قالب طرح ملی در پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری بررسی و به عنوان مناسب ترین شاخص معرفی شد. در مرحله دوم، شاخص انتخابی برای ایستگاه های هواشناسی سینوپتیک دارای باران نگار محاسبه شد و رابطه ای نیز بین شاخص یاد شده و تعدادی از شاخص های زودیافت نظیر فورنیه، فورنیه اصلاح شده، بارندگی متوسط سالانه، حداکثر بارندگی روزانه برقرار شد. پس از تعیین فورنیه اصلاح شده به عنوان شاخص انتخابی برای ایستگاه های باران سنجی که فاقد باران نگار بودند، مقادیر در ایستگاه های فاقد آمار شدت بارندگی با ضرایب به دست آمده، محاسبه شد. بعد از نرمال کردن داده های، نیم تغییرنمای آن ترسیم و مدل مناسب بر آن برازش داده شد. سپس، روش های میان یابی مختلف کلاسیک در سطح کشور انجام و هریک از آن ها با روش های ارزیابی تقاطعی مورد مقایسه قرار گرفت که در نهایت روش اسپلاین جهت ترسیم نقشه انتخاب شد. نقشه خروجی وجود روند کاهشی شاخص فرسایندگی باران را از مناطق غربی و شمالی به مناطق شرقی و جنوبی کشور نشان می دهد و این الگو مطابق با الگوی تغییرات اقلیمی از مناطق مرطوب به مناطق نیمه خشک می باشد.
    کلیدواژگان: اسپلاین، باران سنجی، روش های زمین آمار، شاخص فرسایندگی باران، فرسایش آبی
  • حمیدرضا پیروان*، علی جعفری اردکانی، محسن شریعت جعفری صفحات 377-389
    به منظور شناخت عوامل موثر بر مورفولوژی رودخانه قزل اوزن در حدفاصل بین سد استور تا سد منجیل در دو بازه سنگی و دشت سیلابی بازه ای به طول تقریبی 195 کیلومتر انتخاب و در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی شکل رودخانه، از نقشه های توپوگرافی و عکس های هوایی با مقیاس 50000: 1 سال های 1334 و 1371 استفاده شد. پس از ترسیم پلان رودخانه، مشخصات هندسی رودخانه از جمله عرض، طول موج و ارتفاع حلقه های مئاندر، ضریب سینوزیته، شعاع و دامنه نوسانات حلقه های مئاندر و عوامل هندسی دیگر اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که مقادیر میانگین زاویه مرکزی حلقه های مئاندر و ضریب سینوزیته تنگ دره رودخانه به ترتیب 140/55 درجه و 1/46 از بازه دشت سیلابی به ترتیب 105/08 درجه و 1/22 بیشتر است، بنابر این رودخانه در بازه کوهستانی پرپیچ و خم دار تر است. جابه جایی جانبی رودخانه قزل اوزن در بازه دشت سیلابی نیز مطالعه شد که 63/3، 26/6 و 10/1 درصد موارد به ترتیب به سمت ساحل چپ، راست و به هردو سو در اثر چندشاخگی به وقوع پیوسته و لذا جابه جایی کلی رودخانه به سمت ساحل چپ است که منطبق با جهت فشارش تکتونیکی ناشی از حرکات صفحات تکتونیکی در این ناحیه است. این موضوع اثر تکتونیک را بر الگوی رودخانه حتی در بازه دشت سیلابی به اثبات می رساند. تنش برشی هیدرولیکی محاسبه شده رودخانه در بازه سنگی 150 پاسکال است، حال آن که مقاومت برشی سنگ های آتشفشانی کانال رودخانه در این بازه 150 مگاپاسکال و به بیان دیگر یک میلیون برابر است. بنابراین، فرایندهای فرسایش رودخانه ای نمی تواند تنگ دره سنگی این رودخانه را به وجود آورده باشد. برای اثبات این موضوع، شیب و جهت شیب درزه های کانال سنگی رودخانه در 10 ایستگاه و 439 درزه به کمک کمپاس در صحرا برداشت شد. در ضمن خط مرکزی مسیر رودخانه در بازه سنگی از روی نقشه های توپوگرافی رسم و در فواصل 250 متری به قطعات مستقیم، تقسیم و زاویه هر قطعه نسبت به شمال جغرافیایی تعیین شد. دیاگرام گل سرخی، جهات درزه های کانال سنگی رودخانه و جهات مسیر قطعات مستقیم رودخانه، مشابهت زیادی نسبت به هم نشان دادند. این تحقیق نشان داد که رودخانه قزل اوزن در بازه کوهستانی دارای یک طرح اولیه نئوتکتونیکی بوده و مسیر آن در تنگ دره، تابع شکاف هایی است که از پیش وجود داشته و تنها رودخانه توانسته نسبت به تعمیق و تعریض آن کوشش نماید.
    کلیدواژگان: تنگ دره رودخانه ای، ضریب سینوزیته، مئاندر، مورفولوژی رودخانه
  • محمود عرب خدری* صفحات 390-399
    در اکثر مطالعات منابع آب، مقدار بار کف رودخانه ها به صورت نسبتی ثابت از بار معلق در نظر گرفته می شود که معقول نیست. یک روش تعیین دقیق تر این نسبت، استفاده از اطلاعات باتیمتری نهشته های بستر مخازن سدها است. در این پژوهش، نقشه های متوالی تهیه شده از کف مخازن دو سد دز (1362 و 1376) و میناب (1364 و 1377) و آمار رسوب معلق در ایستگاه های ورودی بررسی شد. پس از تعیین محل قله دلتا در مخزن و تفکیک رسوب به دو بخش دلتایی و دریاچه ای روی نقشه ها، حجم رسوب بین دو دوره در هر مخزن برآورد و با لحاظ وزن مخصوص، وزن رسوب محاسبه شد. سپس، تاثیر عواملی از قبیل نشست و فشرده شدن تدریجی نهشته ها، ضریب تله اندازی رسوب سد، تاثیر سهم حوضه بالادست و دامنه های مشرف به مخزن سد در رسوب تعیین شد. از سوی دیگر، رسوبدهی معلق به روش اداره عمران اراضی در محل ایستگاه های تله زنگ و برنطین (ورودی سدهای مذکور) برآورد شد. در مرحله بعد، به دو روش الف) لحاظ رسوبات دلتایی و دریاچه ای به ترتیب به عنوان بار کف و بار معلق و ب) محاسبه بار کف با کسر رسوب معلق ایستگاه ورودی (با رعایت ضریب اصلاحی مساحت دامنه های مشرف به مخزن سد) از کل رسوب نهشته شده، نسبت بار کف به بار معلق تعیین شد. نسبت بار کف به بار معلق با روش «ب» در دریاچه های سدهای دز و میناب به ترتیب 348 و 251 درصد برآورد شد که ناشی از خطای برآورد رسوب معلق در ایستگاه هیدرومتری ورودی سد بوده و غیر قابل قبول است. نسبت وزنی بارکف به بار معلق در رودهای دز و میناب با روش «الف» به ترتیب 45 و 56 درصد به دست آمد. دو عامل عدم اطمینان بسیار مهم در این روش به ترتیب ضریب تله اندازی و وزن مخصوص رسوب به ویژه رسوب دلتا می باشد. با تغییر ضریب تله اندازی از حدود 95 درصد به 60 درصد، نسبت بار کف به بار معلق در دز از 42 درصد به 23 درصد و در میناب از 53 درصد به 27 درصد کاهش یافت. یک مورد کاهش 14 درصدی وزن مخصوص رسوب دلتایی در سد میناب نیز سبب تقلیل هفت درصدی نسبت بارکف به بار معلق شد. اگرچه اختلاف زیادی بین نتایج در سناریوهای مختلف دیده می شود، حتی کمترین مقادیر به دست آمده بسیار بالاتر از رقم های کارشناسی 20-15 درصد متداول در مطالعات منابع آب است.
    کلیدواژگان: رسوبدهی معلق، رسوب سنجی مخزن، سد دز، سد میناب، ضریب تله اندازی
  • مهران لشنی زند*، کیانفر پیامنی، ایرج ویسکرمی صفحات 400-406
    کمبود آب یکی از مشکلات عمده اکثر کشور های جهان، به ویژه کشور های دارای جمعیت رو به رشد به شمار می آید. ایران هم یکی از کشور هایی است که از این قضیه مستثنی نیست. کشور ایران در ناحیه آب و هوایی گرم و خشک و نیمه خشک واقع شده است و متوسط میزان بارندگی سالیانه آن یک سوم متوسط بارندگی سالیانه جهان می باشد. کمبود بارندگی و خشکسالی های اخیر سبب کاهش منابع آب قابل دسترس شده است. لذا بایستی مدیریت مصرف آب در بخش کشاورزی را برای مدیریت منابع آب مدنظر قرار داد. در این پژوهش، بعد از اندازه گیری مصرف آب در سه کشت یونجه، شبدر و گندم، به محاسبه راندمان کاربرد آب آبیاری پرداخته شد. نتایج این تحقیق برای محاسبه شاخص کارایی تولید، نشان داد که بیشترین و کمترین مقدار آن با میزان 1/85 و 1/43 به ترتیب به یونجه و شبدر اختصاص دارد و نتایج در بخش راندمان کاربرد آب آبیاری نشان داد که گندم، یونجه و شبدر به ترتیب از درصد راندمان کاربرد آب آبیاری 150/16، 76/01 و 61/91 برخوردار می باشند. همچنین، نتایج نشان داد که شاخص کارایی افزوده محصول برای هر سه محصول گندم، یونجه و شبدر به ترتیب برابر 6112/7، 6505/2 و 4870/3 ریال بر مترمکعب است. در کل، با توجه به شاخص های بررسی شده، از میان سه محصول مورد بررسی، یونجه بهروری بهتری نسبت به محصولات دیگر داشته است.
    کلیدواژگان: خشکسالی، شبدر، کمبود بارندگی، گندم، یونجه
  • گزارش فنی
  • سجاد میرزایی*، مجید رئوف صفحات 407-414
    پارامترهای زمانی از جمله پارامترهایی هستند که در اکثر مدل های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی استفاده می شوند و متداول ترین آن زمان تمرکز است. هدف از این پژوهش، انتخاب بهترین روش از میان روش های برآورد زمان تمرکز در حوزه آبخیز آتشگاه در استان اردبیل است. در این پژوهش، مقادیر زمان تمرکز حوضه با استفاده از 14 معادله تجربی و روش SCS در نرم افزارهای WMS و HEC-Geo-HMS صورت گرفته است. متوسط وزنی شیب آبراهه اصلی و پارامتر ضریب زبری منینگ با عملیات صحرایی تهیه شد. به منظور ارزیابی کارایی روش ها با استفاده از آمار هیدرومتری و بارندگی، تعداد سه واقعه سیلاب که از نظر زمانی برابر با بارش ها بودند، انتخاب و از روش گرافیکی، زمان تمرکز برای این سه واقعه محاسبه شد. زمان تمرکز محاسبه شده و مشاهداتی (2/28 ساعت) به وسیله شاخص درصد خطای نسبی و خطای میانگین باقی مانده مورد ارزیابی قرار گرفتند. بررسی بیشتر روابط به کار گرفته در این تحقیق نشان می دهد که مساحت نقش بسزایی را در برآورد مناسب زمان تمرکز ایفا می کند، چنانچه بررسی روابط هات-وی، هیدروگراف استدلالی و ین–چاو، کرپیچ و کالیفرنیا نشان می دهد که این روش ها جهت محاسبه زمان تمرکز، پارامتر مساحت را به کار نمی گیرند. به همین دلیل مقدار برآورد آن ها با مقدار مشاهداتی تفاوت قابل ملاحظه ای دارد، اما در مقابل روابط پاسینی و کربای با لحاظ کردن تاثیر پارامتر مساحت، برآورد نزدیک تری را به مقدار مشاهداتی ارایه داده است. نتایج نشان داد که به کارگیری تعداد پارامترهای بیشتر، نتایج مطلوب تری را به همراه دارد. چنانچه در رابطه SCS جهت محاسبه زمان تمرکز حوضه، علاوه بر پارامترهای طول و شیب آبراهه اصلی، پارامتر تلفات کل، نوع کاربری اراضی، عملیات اصلاحی، وضعیت هیدرولوژیکی و همچنین، گروه هیدرولوژیکی خاک مورد استفاده قرار می گیرد. در محاسبه مقدار زمان تمرکز با استفاده از روش SCS از مدل های WMS و همچنین، ابزار HEC-GeoHMS، با توجه به این که مدل های مذکور از داده های رستری استفاده می کنند، دارای دقت بیشتر از روش های سنتی چون روش دستی می باشد. در حوضه آتشگاه، روش SCS برای برآورد زمان تمرکز با استفاده از نرم افزار WMS با مقدار حداقل آماره های خطای میانگین باقی مانده و درصد خطای نسبی به ترتیب برابر با 0/05 ساعت و 2/1 درصد برای حوضه مناسب می-باشد.
    کلیدواژگان: حوزه آبخیز آتشگاه، مدل های هیدرولوژیکی، مقدار زمان تمرکز، SCS، WMS
|
  • Reza Sokouti* Pages 302-311
    Crop growth in natural habitats is the result of the biological function of various factors. Soil is the most influential factor on the yield potential of a habitat that can lead to the soil fertility and yield degradation. This study aimed to determine the relationship between crop yield and soil properties used to calculate the soil quality indicators in the semi-arid rangelands of Shohada-Valley as an example in West Azerbaijan Province The slope aspect with four directions, slope classes with five classes and vegetation layers were overplayed to prepare working units of 1:50,000 scale. Physical, biological and chemical properties of soil samples from 0-30 cm of topsoil were determined through required analysis. Landscape Function Analysis (LFA) was done and yield of dominant species was calculated in maximum flowering time by direct collection method. Effective soil properties on plant production were determined using Principal Component Analysis (PCA) and the mathematical relations between crop yield and soil parameters was computed by stepwise multiple regression. Results showed that mean values of soil landscape index is 0.8, stability index was equal to 76.9, the permeability index was 57.1 and the nutrient index was equal to 69.1 in 28 map units. The average of total production was calculated 1535.24 kg /ha of dry matter. Three components having a latent root above one, explained about 78 percent of the variance using factor analysis,. The outcome variables for evaluating soil quality index, organization index, nutrient cycling index, salinity and bulk density, were determined. A significant correlation of 63% was achieved between soil quality indicators and crop production,. Using soil quality index a coefficient of determination of 64 percent was computed after applying a mathematical crop production model Mean Bias Error of -0.02, error of 8% and the efficiency of the model of 0.66, provide a suitable application for interpretation function of rangelands. Therefore, resulted model is suitable for estimating range production in semi-arid and cold semi-arid steppe habitats.
    Keywords: Plant, Range production, Semi, arid areas, Soil properties, West Azerbaijan
  • Somaiye Moghimi*, Yahya Parvizi, Mohammad Hossein Mahdian, Mohammad Hassan Masihabadi Pages 312-322
    Soil organic carbon is one of the most important soil characteristics, and any changes in its content and composition, affects soil physical, chemical, and biological characteristics. Enhancing soil organic carbon improves soil structure, increases water and nutrients in soils, reduces soil erosion and degradation and thus greater productivity of plants and water quality are expected in watersheds and ultimately soil and ecosystem reclamation happens. Climatic, topographic and managerial factors affect soil organic carbon content. In local scale, climatic factors have not high efficiency on soil organic carbon and topographic factors play more important role compared to climate on soil organic carbon variability. The objective of this study was to predict and evaluate the effects of topographic factors such as elevation, slope percent, aspect, hill shade, and curvature on the soil organic carbon content of a rangeland in Mereg watershed, Kermanshah, Iran. Stepwise Multi Linear Regression (MLR) and Artificial Neural Network (ANN) were employed to develop models to predict soil organic carbon. A Multi-Layer Perceptrons (MLP) ANN with back-propagation error algorithm was applied to this research. The result showed that the multi linear regression and ANN models explained 53 and 77 percent of the total variability of soil organic carbon, respectively. The calculated RMSE and MBE were 0.40 and 0 for the MLR and 0.16 and 0.003 for MLP models. Results indicated that designated ANN model with 5-9-1 arrange was more feasible than multi linear regression for predicting soil organic carbon. Elevation with 0.79, hill shade with 0.64 and slope percent with 0.24, were identified as the important factors that explained the variability of soil organic carbon.
    Keywords: Aspect, Curvature, Elevation, Hill shade, Slope
  • Leila Mehdizadeh, Farrokh Asadzadeh*, Abbas Samadi Pages 323-336
    Particle size distribution of sediment is one of the key factors which affects many other physical and chemical characteristics of the sediments. In this study, particle size distribution of the sediments trapped behind successive check dams was evaluated. Two waterways (G1 and G2) were selected in Noshan region of Urmia which have three and four check dams respectively. In each waterway, particle size distribution of sediment samples was compared with the original soil of the adjacent hill slope. Results indicated that the sediments have loamy-sand to sandy texture and have coarser particles than the adjacent soil samples. Selective deposition of sediment particles was observed in half full successive check dams of G1 waterway and the sediments of the check dam located at the downstream have a similar particle size distribution with adjacent soil sample. In filled dams of G2 waterway, considerable amounts of particles coarser than 0.124 mm in diameter were passed through dams. Some mathematical models were used to describe the particle size distribution of sediment samples and performance of them was evaluated by several efficiency criteria. Hierarchical cluster analysis of models, based on selected efficiency criteria, indicated that the Fredlund, ORL and ONL models have good performance in describing the particle size distribution of sediment samples. Coefficient of determination for these models was 0.99 and the Akaike’s Information Criterion (AIC) for these models were -44.13, -43.92, and -41.46 respectively. It can be concluded that these models are applicable for quantifying the particle size distribution of sediment samples.
    Keywords: Fredlund model, Noshan, Particle size distribution model, Selective deposition, Urmia
  • Abolghasem Dadrasi Sabzevar*, Nader Jalali, Ebrahim Gohari Pages 337-352
    Productivity of the floods in the country which suffering from a severe shortage of water resources, is inevitable and flood spreading in areas prone water is one of the simplest methods for efficiency of flood. Identification of suitable areas for flood spreading by traditional methods usually is very expensive and takes up time. Using GIS and RS can reduce such costs and increase the speed and accuracy. The study area is part of the provinces of Khorasan Razavi and north Khorasan which included the cities of Sabzevar, Esferayen, Jagarm, Kashmar, Bardeskan and Khalilabad. In this study, seven layers, including units of the quaternary deposits, limitation of land use, slope, infiltration rate, runoff, storage coefficient and bed rock depth were selected and analyzed. Map of quaternary deposits was prepared from geological map at scale of 1:250000 and controlled by photo-interpretation. 43 sites were selected by field survey. A Land use restriction was prepared by field Investigation and visual interpretation of satellite images. The slope map was obtained by GIS method, using digital topographic map of the area with 100m interval and 30m Pixel size. Infiltration rate in each area was calculated by double ring test and geoelectric study was used for bed rock depth estimation. Also storage coefficient for each site was calculated by typical table related on soil texture using soil sampling to a depth of one meter. And finally volumes of overland flow were calculated for all sites by Jasten method. Booleain logic, index overlay and fuzzy logic were selected and tested in those areas to mapping suitable areas for flood spreading, using the weighting method. The results show that the fuzzy sum is the best and visual interpretation of RGB742 Integrating GIS, is more suitable to identify and prioritize areas prone to spreading.
    Keywords: Artificial feeding, Boolean Logic, Fuzzy Logic, Index Overlay, Khorasan, Satellite imagery
  • Rohallah Taghizadeh Mehrjardi, Fereydon Sarmadian *, Mehdi Tazeh, Mahmood Omid, Norair Toomanian, Mohammad Javad Rousta, Mohammad Hassan Rahimian Pages 353-363
    Recently, researchers are increasingly employed Digital Soil Mapping (DSM) techniques to overcome traditional soil mapping difficulties. Apparently, due to the large heterogeneity of soil environments, sampling may be the most important step in digital soil mapping studies. Therefore, in this research, we employed three different sampling strategies including Latin hypercube, Fuzzy-K-Means and random sampling to achieve the best spatial distribution of soil samples in an area around 720 km2 located in Ardakan region, Yazd province, Iran. Auxiliary data that used in this study, were including terrain attributes, Landsat 7 ETM+ images and a geomorphologic surfaces map. Based on statistical criteria (i.e. mean and standard deviation), results showed that Latin hypercube is the best sampling method. For instance, in the selected points, the mean of wetness index is 18.19 which is the same as the mean of all area. Similarly, the mean of Multi-resolution Valley Bottom Flatness (MrRVF) in the points selected by Latin hypercube strategy is very similar to all area. Moreover, histogram of auxiliary data in selected points (samples) was more similar to histogram of auxiliary data in all area. Also, the results indicated that a good geographical coverage (Fuzzy-K-Means) does not adequately represent the distribution of the variables. Therefore, Latin hypercube is the best strategy to determine sample locations in our study area and hence, it is recommended that researchers apply Latin hypercube method in future digital soil mapping studies.
    Keywords: Digital mapping, Frequency distribution, Fuzyy, K, Means, Latin hypercube, Random sampling
  • Davood Nikkami*, Mohammad Hossein Mahdian Pages 364-376
    Rainfall erosivity as one of the major factors of soil erosion is expressed as indexes. The objective of this study is determining the appropriate rainfall erosivity index in Iran and generalizes it by its estimation from more readily available indexes to stations without rainfall intensity data and to determine the most accurate interpolation method for preparation of its map. For this reason, necessary data were collected from seven soil erosion research plots in Western Azerbyjan, Khorasan Razavi, Zanjan, Semnan, Mazandaran, Markazi, and Yazd provinces, respectively. The rainfall intensities were recorded, as was the sediment yield associated with storm events, and 64 different erosivity indices based on rainfall intensity were computed for these soil erosion research stations. Our founding shows that were the best correlated with sediment than other erosivity index. Further, rainfall erosivity indices, based on the amount of rainfall, were also computed for all soil erosion research plots and synoptic and climatic stations. The results showed that the modified Fournier index had a significant correlation with After normalizing the primary data, semi-variograms were determined and the best model was obtained. Then, different interpolation methods were compared and spline was chosen for drawing the rainfall erosivity map. The output map showed a decreasing trend from west and north to east and south of the country and this trend was correlated with climatic change from humid to semiarid regions.
    Keywords: Climatic station, Geostatistical methods, Rainfall erosivity index, Spline, Water erosion
  • Hamidreza Peyrowan*, Ali Jafari Ardakani, Mohsen Shariat Jafari Pages 377-389
    Downstream of Ghezel-ouzan River from Ostoor to Sefidrood dams with approximately 195 kilometers length studied in this research. For morphological study, the topographic maps and the aerial photos (1955 and 1992) on a scale of 1: 50000 are used. At the first step, the river plan was drawn in both gorge valley and flood plain basin and then geometrical characteristics such as width, wavelength and amplitude of meanders loops, sinuosity, radius and other factors of the meanders measured in two above-mentioned basins. This research showed that, the mean values of the central angle of meanders and sinuosity coefficient of the gorge river is 140.55 degree and 1.46 respectively. It is more than flood plain reach with 105.08 degree mean central angle and 1.22 sinuosity coefficients. Therefore, the river is more meandering in the mountainous reach. Lateral shifting of Ghezel-Ouzan River in flood plain reach showed that 63.3% and 26.6 % respectively occurred to left and right and 10.1 percent to both sides due to braiding. Lateral shifting of Ghezel-Ouzan River at flood plain reach indicates that lateral shifting of the river, occurred mainly toward the left bank, which is agreed to the direction of the tectonic stresses due to the plate tectonic movements. It proves that tectonic factors affect on river pattern even in the erosional reach. In gorge basin hydraulic bed-shear of the river is quantitatively 150 Pascal, whereas, shearing strength of volcanic rocks in gorge valley lies in the order 150 Mpa., i.e. one million times higher. Therefore, the erosional processes could not have formed the gorge valley. To prove this opinion, dip and direction of rock bank joints of the river in gorge basin recorded at field in 10 stations and about 439 joint surfaces. The centerline of the river channel drawn based on the topographic maps, and then, it changed to the series of broken and straight lines at the intervals of 250 m, and then their directions were determined. The rose diagram of rectifying river segments and rock joints of the gorge canal are similar with together. It shows that the river in mountainous basin had neotectonic predesigned pattern and the river current on the bedrock and only it partly can widening its valley.
    Keywords: Gorge river, Meander, River morphology, Sinuosity coefficient
  • Mahmood Arabkhedri* Pages 390-399
    River bed load is usually estimated as a ratio of suspended load due to difficulty in direct measurement. The ratio of bed load to suspended load can be determined more accurately using reservoir sediment bathymetric information. In this research, two successive top bathymetric maps from reservoirs of Dez dam (1983 and 1997), and Minab dam (1985 and 1998) as well as suspended sediment data measured at the inflow were analyzed. After determining the position of delta crest and dividing deltaic and lacustrine parts in each reservoir, the volume of sediment were estimated followed by weight calculation based on sediment bulk density. Then, the influence of factors such as the temporal compactness of deposits, the dam sediment trap efficiency, and the contribution of upstream basin and the sub basins adjacent to the reservoir in sediment production was determined. On the other hand, the suspended sediment yield was estimated in Telehzang and Barantyn gauging stations (at reservoirs inflow) using USBR method. In the next step, the ratio of bed load to suspended load was estimated with two scenarios A) by considering the deltaic and lacustrine sediments as bed load and suspended load respectively and B) calculating the bed load by subtracting suspended sediment estimated in reservoir inflow gauge from total deposited sediment. The BLSLR was overestimated as much as 251 and 348 percent in Dez and Minab dams respectively under the Scenario "B" due to underestimation error of suspended load. Under the Scenario "A", the BLSLRs of Dez and Minab were 45 and 56 percent respectively. Two very important uncertainty factors in this method are the dam trap efficiency and bulk density of deposits particularly the deltaic coarse sediment. By changing the trap efficiency from approximately, 95 percent to 60 percent the BLSLRs were decreased from 42 percent to 23 percent in Dez River and from 53 percent to 27 percent in Minab River. A 14 percent cut in bulk density of deltaic deposit in Minab reservoir causes a reduction of seven percent in the BLSLR. Although, large differences are observed among the results of different scenarios, even the minimum ratios are much higher than 15-20 percent BLSLR that are commonly used in water resources studies.
    Keywords: Bed load to suspended load ratio, Dez reservoir, Minab reservoir, Reservoir bathymetric survey, Suspended sediment load, Trap efficiency
  • Mehran Lashanizand*, Kianfar Payamani, Eraj Vyskarami Pages 400-406
    Water shortage is one of the major problems in most countries, especially countries with a growing population and Iran is one of these countries. Iran is located in a hot and dry weather and its annual rainfall is one-third of the world. Water shortage and recent droughts have reduced available water resources. Therefore, managing agricultural water consumption should be considered as one of the most important headlines of water resources management. In this study, irrigation efficiency was computed after measuring water consumption of three agricultural products of wheat, clever and alfalfa.. Results showed that the highest and the lowest of efficiency index of 1.85 and 1.43 belong to alfalfa and clever respectively andirrigation water consuming efficiency were 61.9, 76.01 and 150.1 for wheat, alfalfa and clever, respectively. Also, results demonstrated that efficiency-added product index for all three products of wheat, alfalfa and clever were 6112.7, 6505.2 and 4870.3 Rial/m3, respectively. Finally, according to the result, alfalfa has the highest productivity compared to other products.
    Keywords: Alfalfa, Clever, Efficiency index, Drought, Rainfall shortage, Production, Wheat
  • Sajad Mirzayi*, Majid Raoof Pages 407-414
    Time parameters are adopted in most hydrological and hydraulic models. The most common known time parameter is time of concentration. The present study aimed to choose the best method for estimation of time of concentration in Atashgah Watershed in Ardebil Province. The values of times of concentration in the present study were obtained by fourteen experimental relations and SCS method in WMS and HEC-Geo-HMS softwares. Mean weight of main channel’s slope and Manning’s roughness coefficient were measured by field operation. In order to evaluate efficiency of the method by using rainfall and hydrometry statistics, three flood events which were equal to rainfalls in terms of time were chosen and time of concentration was determined for these events by graphical method. Estimated and observed times of concentration (2.28 h) were evaluated by relative error percentage and remained mean error. Determination of the relations adopted in the present study indicated that area plays a pivotal role to estimate time of concentration properly. Evaluation of Hata-Vay relations, Kirpich, California, and Yen and Chow hydrographs showed that these methods do not consider area in order to estimate time of concentration; therefore, their estimations are considerably different from observed values. On the contrary, the estimations performed by Passini and Kerby relations were closer to observed values. Results revealed that adoption of more parameters would result in more acceptable results. So, total loss, land use, correction operation, hydrological status and soil hydrological group in addition to parameters as length and slope of the main channel are used to estimate time of concentration in SCS relation. HEC-GeoHMS and WMS models, which are used to estimate time of concentration by SCS method, adopt raster data, which cause higher accuracy compared to traditional methods such as manual method. It is concluded that in Atashgah Watershed, SCS method is suitable for estimation of time of concentration using WMS software with minimum values of remainder mean error values and relative error percentage being 0.05 h and 2.1%, respectively.
    Keywords: Atashgah Watershed, Hydrological Models, SCS, Time of concentration, WMS