فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال چهارم شماره 2 (پیاپی 14، زمستان 1393)

فصلنامه حفاظت منابع آب و خاک
سال چهارم شماره 2 (پیاپی 14، زمستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1394/04/15
  • تعداد عناوین: 6
|
  • پریوش رئیسیان فرد دشتکی، سید حسن طباطبایی، محمدرضا نوری امام زاده ای، علیرضا حسین پور صفحه 1
    پخش غیر یکنواخت کود در روش کودپاشی دستی یکی از مشکلات آبیاری سطحی است که لزوم تحقیقات بیش تر در زمینه کودآبیاری سطحی را ایجاب می کند. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر شیب طولی و زمان کودآبیاری در آبیاری جویچه ای است. به منظور بررسی نحوه توزیع کود، از کود اوره استفاده و نیترات به عنوان ماده معرف در نظر گرفته شد. این مطالعه در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه شهرکرد به صورت طرح فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تیمار شامل تیمار شاهد(شیب طبیعی زمین، کودآبیاری در کل زمان آبیاری)، تیمارهای کودآبیاری در نیمه اول، کودآبیاری در نیمه دوم و کودآبیاری در کل زمان آبیاری با شیب مقعر و در سه تکرار انجام گرفت. تغییرات شیب طولی، زمان کودآبیاری، عمق نمونه برداری و فاصله از ابتدای جویچه بر روی توزیع نیترات در خاک بررسی شده است. با استفاده از آزمون LSD، مقایسه میانگین صورت گرفت. با تغییر زمان کودآبیاری توزیع نیترات تغییر کرد و تزریق کود در نیمه دوم زمان آبیاری، بالاترین میزان یکنواختی و جذب نیترات (53/1653 میلی گرم بر کیلوگرم) در خاک را نشان داد. نتایج نشان داد که شیب طولی عامل بسیار تاثیرگذار بر روی توزیع نیترات و ذخیره آن در اعماق مختلف خاک بود (P<0.01). در بررسی اثر متقابل زمان آبیاری، عمق خاک و فاصله از ابتدای جویچه بر یکدیگر نشان داد که هیچکدام از پارامترها بر یکدیگر اثر معنی داری ندارد.
    کلیدواژگان: آبیاری جویچه ای، شیب مقعر، کود، کودآبیاری
  • سیدحمیدرضا صادقی، سودابه قره محمودلی صفحه 15
    تعیین صحیح و پیش بینی رسوبات حمل شده به وسیله جریان رودخانه ای در پروژه های مدیریت منابع آب، برنامه ریزی و کاهش سیل و پایداری محیط زیست بسیار مهم می باشد. تجزیه و تحلیل های اندازه ذرات می تواند اطلاعات مهمی در مورد منشاء رسوبات، تاریخچه حمل و نقل و شرایط رسوب گذاری آن ها ارائه دهد. حال آن که این مهم تاکنون در ایران کم تر مورد توجه قرار گرفته است. تحقیق حاضر در رودخانه واز در استان مازندران با هدف بررسی برداشت شن و ماسه بر تغییرات دانه بندی رسوبات معلق در بالادست و پایین دست محل برداشت شن و ماسه انجام گرفت. برای این منظور، نمونه برداری از بالادست و پایین دست محل برداشت طی یک دوره یک ساله به صورت ماهانه از بهمن 1390 تا دی ماه 1391 انجام پذیرفت. به منظور دانه بندی رسوبات معلق از دستگاه Master Sizer و برای استخراج مولفه های میانگین، جورشدگی، چولگی و کشیدگی از نرم افزار GRADISTAT استفاده شد. تجزیه و تحلیل نتایج نشان داد که دامنه تغییرات 10D از 34/0 تا 12/1 میکرون، 50D از 24/3 تا 41/13 میکرون و همچنین 90D از 12/14 تا 74/90 میکرون و میانگین اندازه ذرات نیز در دامنه بین 19/3 تا 45/11 میکرون متغیر بوده است. همچنین دامنه تغییرات جورشدگی، چولگی و کشیدگی به ترتیب از 11/3 تا 38/6، 13/0- تا 32/0- و 88/0 تا 29/1 میکرون اندازه گیری شد. عدم استمرار فعالیت و فاصله محل های نمونه برداری از معادن مورد مطالعه را می توان به عنوان دلایل عمده عدم وجود اثر معنی دار معادن برداشت شن و ماسه بر ویژگی های دانه بندی رسوبات معلق در رودخانه واز معرفی نمود.
    کلیدواژگان: استان مازندران، دانه بندی رسوبات، رودخانه واز، معدن کاوی، مهندسی رودخانه
  • عظیمه عسگری، مهدی قیصری، فاطمه صفریان صفحه 23
    امروزه به منظور حفاظت از منابع آب و رفع مشکل بحران و کمبود آب و همچنین کاهش مخاطرات زیست محیطی ناشی از افزایش تولید فاضلاب، کاربرد فاضلاب ها و پساب ها در آبیاری محصولات کشاورزی گسترش یافته است. سیستم آبیاری قطره ای مناسب ترین روش برای کاربرد پساب است، با این حال گرفتگی قطره چکان ها بزرگ ترین مشکل پیش روی سیستم های آبیاری قطره ای است. شستشوی لترال های آبیاری قطره ای یکی از روش های مناسب برای کنترل گرفتگی قطره چکان هاست. هدف از این تحقیق بررسی گرفتگی قطره چکان های (2) PCJ، (4) PCJ و (5/3) UniRam، در شرایط آبیاری با پساب تصفیه شده و همچنین بررسی تاثیر شستشوی لترال های آبیاری بر کاهش و یا رفع گرفتگی قطره چکان ها بود. به این منظور روند تغییرات شاخص های دبی نسبی، یکنواختی پخش، ضریب یکنواختی کریستیانسن و ضریب یکنواختی آماری دبی قطره چکان های مورد مطالعه در شرایط کاربرد پساب تصفیه شده و اعمال شستشو، در طی 504 ساعت آبیاری، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان گرفتگی قطره چکان های مورد بررسی در شرایط کاربرد پساب تصفیه شده قابل توجه نبود. به طور کلی قطره چکان های (2) PCJ، (4) PCJ و (5/3) UniRam به ترتیب با 4/6، 9/0 و 5/0 درصد کاهش دبی، حساسیت بیش تری به گرفتگی داشتند. شستشوی لترال های آبیاری موجب کاهش گرفتگی قطره چکان ها در شرایط کاربرد پساب تصفیه شده گردید. علاوه بر این عملکرد قطره چکان های مورد مطالعه از نظر شاخص های دبی نسبی، یکنواختی پخش، ضریب یکنواختی کریستیانسن و ضریب یکنواختی آماری دبی در طول دوره بررسی در ردیف خوب-خیلی خوب قرار گرفت.
    کلیدواژگان: پساب، سیستم آبیاری قطره ای، شستشو، گرفتگی قطره چکان
  • فاطمه خانمحمدی، مهدی همایی، علی اکبر نوروزی صفحه 37
    برآورد رطوبت خاک سطحی برای مدیریت بهینه منابع آب و خاک ضروری است. رطوبت خاک سطحی، متغیری مهم در چرخه آبی طبیعت است که نقش مهمی در تعادل جهانی آب و انرژی به واسطه تاثیر بر فرآینده های هیدرولوژیک، اکولوژیک و هواشناسی دارد. رطوبت خاک به دلیل تغییر پذیری ویژگی های خاک، توپوگرافی، پوشش گیاهی و پویایی نیوار در زمان و مکان تغییر می کند. اندازه گیری رطوبت خاک، به طور مستقیم با استفاده از روش های درجا مانند نوترون متر و TDR یا به طور غیر مستقیم به وسیله توابع انتقالی و یا سنجش از دور انجام می شود. از آنجا که اندازه گیری های درجا معمولا در پهنه های وسیع هم هزینه بر و هم زمان بر می باشند، برای برآورد رطوبت خاک در مقیاس های مکانی بسیار بزرگ، می توان روش هایی همچون سنجش از دور را به کار گرفت. هدف از انجام این پژوهش، برآورد رطوبت خاک سطحی با استفاده از شاخص های NDVI، NDMI و LST بود. بدین منظور با استفاده از تصاویر MODIS 1B شاخص های مورد نظر استخراج و با داده های زمینی رطوبت خاک واسنجی و اعتبارسنجی شدند. در این پژوهش، منطقه مورد مطالعه تشریح گردید و سپس با استفاده از شاخص های استخراج شده، مدل برآورد رطوبت خاک به دست آمد. نتایج نشان داد بین مقادیر رطوبت خاک سطحی با شاخص های NDVI، NDMI و LST همبستگی مناسبی (66%) وجود دارد. نتایج صحت سنجی مدل برآورد رطوبت خاک نیز نشان داد که این مدل با میانگین خطای کمتر از 018/0، قادر به پیش بینی رطوبت خاک سطحی است، این مقدار خطای اندک، نشان دهنده دقت زیاد مدل پیشنهادی برای برآورد رطوبت خاک سطحی می باشد.
    کلیدواژگان: رطوبت خاک سطحی، LST، NDMI، NDVI
  • محمد قربانیان کردآبادی، عبدالمجید لیاقت، ابراهیم وطن خواه، حمیده نوری صفحه 47
    استفاده از مدل های گیاهی هم چون مدل AquaCrop می تواند ابزاری مفید برای مدیریت کارآتر مصرف آب باشد که این مدل ها قبل از بکارگیری بایستی مورد ارزیابی قرار گیرند. در این پژوهش، دقت مدل AquaCrop در برآورد وزن تر اندام هوایی و تبخیر و تعرق ذرت در شرایط متفاوت بافت و حاصلخیزی خاک مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش مزرعه ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تیمار بافت خاک (لوم رسی سیلتی، لوم و لومی شنی) و در سه سطح حاصلخیزی خاک (بدون افزودن کود، افزودن یک و دو درصد کود به خاک) و در سه تکرار در تابستان سال 1391 در منطقه جی و قهاب اصفهان اجرا شد. نتایج این تحقیق نشان داد که این مدل در پیش بینی وزن تر اندام هوایی ذرت علوفه ای بسیار کارآمد است. میانگین خطای نرمال شده (nRMSE) در برآورد وزن تر اندام هوایی ذرت در مرحله واسنجی و صحت سنجی به ترتیب 87/0% و 67/0% بدست آمد. پیش بینی تبخیر و تعرق ذرت در طول فصل رشد توسط مدل با میزان خطای بیشتری همراه بود. بیشینه و کمینه میانگین ریشه مربعات خطای مدل، در تیمارهای خاک لومی شنی با افزودن دو درصد کود (SLF2) و خاک لوم با افزودن یک درصد کود(LF1) به ترتیب برابر 88/0 و 42/1 میلی متر بر روز بدست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد که میانگین مقادیر RMSE و nRMSE در شبیه سازی تبخیر و تعرق ذرت در خاک لوم شنی به ترتیب برابر 16/1 و 3/24% است که بیش تر از میانگین مقادیر RMSE و nRMSE در دو نوع خاک لوم رسی سیلتی و لوم -که به ترتیب برابر 08/1، 2/26% و 93/0، 4/20% است- می باشد. البته باید به این نکته توجه داشت که دقت مدل در پیش بینی تبخیر و تعرق در سطوح مختلف حاصلخیزی خاک بسته به بافت خاک متفاوت بود به طوری که در خاک لوم بیش ترین میزان خطا در تیمار بدون افزودن کود(97/0 میلی متر) و در خاک لوم شنی در تیمار با افزودن دو درصد کود(42/1 میلی-متر) حاصل گردید.
  • حسین خیرفام، مهدی وفاخواه * صفحه 65

    رسوب ناشی از فرسایش خاک به عنوان مهم ترین نمایه های تخریب اراضی، چالشی مهم در بحث توسعه پایدار و تهدیدی بر زیست بوم ها تلقی می شود. لذا تخمین رسوب خروجی از آبخیزها بسیار حائز اهمیت می باشد. گستردگی آبخیزها و کمبود ایستگاه های سنجش رسوب باعث شده تا از روش های غیرمستقیم از قبیل مدل های تهیه شده در آبخیزهای مشابه جهت تخمین رسوب در آبخیز فاقد آمار استفاده نمایند. در این پژوهش، 42 ایستگاه رسوب سنجی جنوب و جنوب شرقی دریای خزر با دوره های آماری بیش از 20 سال انتخاب گردید. با برقراری ارتباط بین مقادیر دبی و رسوب معلق در مواقع سیلابی اقدام به تخمین مقادیر روزانه رسوب معلق از روی دبی های روزانه شده و مقادیر رسوب متوسط سالانه محاسبه گردید. با استفاده از آزمون گاما، 13 عامل موثر بر تولید رسوب به 5 عامل اصلی کاهش داده شد و ایستگاه های مورد مطالعه با به کارگیری تحلیل خوشه ای، تحلیل تابع تشخیص و منحنی های اندرو در گروه های همگن قرار گرفتند. برای هر گروه همگن حاصل از هر یکی از روش های همگن سازی مذکور و برای کل ایستگاه ها به عنوان یک گروه با 5 عامل اصلی انتخاب شده مدل رگرسیونی برای تخمین میزان رسوب معلق متوسط سالانه تهیه شد و مقادیر خطا و کارآیی مدل های تهیه شده با استفاده از نمایه های آماری RE، RRMSE و RBIAS براساس داده های مشاهداتی محاسبه گردید. نتایج نشان داد که هر 3 روش همگن سازی نتایج بهتری نسبت به مدل کلی داشته و روش منحنی های اندرو به ترتیب با مقادیر خطای نسبی (RE)، ریشه نسبی مجذور میانگین مربعات خطا (RRMSE) و انحراف نسبی (RBIAS) 12/38 و 16/53 درصد و 01/0- در مرحله واسنجی و 91/45 و 11/33 درصد و 01/0 در مرحله اعتبارسنجی نسبت به دو روش تحلیل خوشه ایو تحلیل تابع تشخیص عملکرد بهتری در همگن سازی حوزه های آبخیز بر اساس تولید رسوب داشته است. هم چنین دبی اوج با دوره بازگشت دو ساله نیز بیش ترین تاثیر در تغییرات میزان رسوب معلق متوسط سالانه را دارد.

    کلیدواژگان: تخمین رسوب معلق، مدل سازی رسوب، منحنی سنجه رسوب، همگن سازی آبخیزها
|
  • Parivash Raeisiyanfard Dashtaki, Sayed Hassan Tabatabaei, Mohammad Reza Nouri Emamzadei, Ali Reza Hossein Pur Page 1
    Non-uniform distribution which occurs during manual fertilizing is one of the biggest problems of surface irrigation. This issue needs more research in the field of surface fertigation. The aim of this study is to evaluate the roles of slope and fertigation timing in furrow irrigation. Urea fertilizer was used and nitrate was selected to be the reagent ingredient in order to study the distribution of fertilizer. The research was conducted in agricultural research field of Shahrekord University. A completely randomized block design was employed with four treatments and three replications. The treatments were Control treatment (natural slope, fulltime fertigation) and three periods of fertigation that were first half, second half and fulltime fertigation. Slope changes, fertigation duration, soil depth of the sampling and distance from the furrow beginnings effects were studied on nitrate distribution in the soil. The LSD test was used for statistical analysis. The results demonstrated that slope had a very significant effect on nitrate distribution and storage in the soil (P<0.01). Also, Changes in fertigation timing and duration caused variation in nitrate distribution and the second half fertigation treatment had the highest nitrate distribution uniformity and absorption of 1653.53 mg/kg. Studying simultaneous effects of fertigation timing, soil depth and distance form beginnings of the furrows exhibited that they had no significant impact on each other. Finally, slope and fertigation timing were reported to be the effective factors in the nitrate storage and distribution.
    Keywords: concave slope, fertigation, fertilizer, furrow irrigation
  • Seyed Hamid Reza Sadeghi, Sudabe Gharemahmudli Page 15
    The correct determination and prediction of sediment transportation by the river is very important for water resources management, flood reduction and environmental sustainability projects. Analysis of sediment particle size can show important information about the origin, history, transportation and deposition conditions of the sediment. However, this matter has been less considered. This study was therefore conducted at Vaz River located in Mazandaran Province to investigate effects of sand harvesting on morphometric characteristics of suspended sediments at upstream and downstream of the study mine. For this purpose, monthly samplings were made at upstream and downstream of the mine from February 2012 to January 2013. The particle sizes of suspended sediment were measured by Master Sizer and corresponding distribution and specifications including mean, sorting, skewness and kurtosis were also analyzed by the GRADISTAT software package. The range of variations of D10, D50, D90, and average particle size of the study samples were obtained as 0.34-1.12, 3.24-13.41, 14.12-90.74 and 3.19-11.45 microns. In addition, changes of sorting, skewness and kurtosis were found from 3.11 to 6.38, -0.13 to -0.32 and 0.88 to 1.29, respectively. Mines discontinuous activity and distance between study mines and sampling locations could be considered as main factors behind non-significant effects of sand and gravel mining on changing suspended sediment particle size distribution.
    Keywords: Mazandaran Province, Mining, Sediment Particle Size Distribution, River Engineering, Vaz River
  • Azime Asgari, Mahdi Gheysari, Fateme Safarian Page 23
    Nowadays, the use of wastewater in irrigation of agricultural crops for the protection of water resources and eliminating the water crisis and shortages and also to reduce environmental hazards caused by increased production of wastewater has increased. Drip irrigation system is the best method for using wastewater; however, emitter clogging is the biggest problem with drip irrigation systems. Lateral flushing is one of the appropriate tasks for control of emitter clogging. The objective of this study was to investigate the amount of clogging of PCJ (2 L/h), PCJ (4 L/h), and UniRam (3.5 L/h) emitters in terms of use of treated wastewater and also to determine the effects of lateral flushing on reducing or eliminating emitter clogging. For this purpose, the changes of relative discharge rate, emission uniformity, Christiansen’s uniformity coefficient and the statistical uniformity coefficient of studied emitters for use of treated wastewater and lateral flushing, during the 504 hours of irrigation, were investigated. The results showed that the amount of emitter clogging of studied emitters in terms of use of treated wastewater was not considerable. Generally, PCJ (2 L/h), PCJ (4 L/h), and UniRam (3.5 L/h) emitters respectively with 6.4, 0.9 and 0.5 percent of flow reduction were more sensitive to clogging. Lateral flushing reduced emitter clogging. Additionally, the performance of studied emitters in the indices of relative discharge rate, emission uniformity, Christiansen’s uniformity coefficient and statistical uniformity coefficient during the test was in the range of good to very good.
    Keywords: drip irrigation, emitter clogging, flushing, wastewater
  • Fatemeh Khanmohammadi, Mehdi Homaee, Ali Akbar Noroozi Page 37
    Soil surface water content is a key variable of hydrologic cycle which plays a significant role in global water and energy balance by affecting several hydrological, ecological and meteorological processes. Soil moisture varies significantly in space and time due to spatial variability of soil properties, topography, vegetation characteristics and atmospheric dynamics. Soil moisture is either measured directly by in situ methods, e.g., Neutron probe, time domain reflectrometry (TDR) or estimated indirectly through pedotransfer functions (PTFs) or remote sensing (RS). Since in situ measurements in large scales are mainly expensive and time consuming, the RS-GIS methods can be used for this purpose. The objective of this study was to estimate surface soil moisture using NDVI, NDMI and LST indices. For this purpose, by using images of MODIS 1B, the indicators of soil moisture were obtained. By using the field soil moisture data, the required analyses were performed to calibrate and validate the model output. The results indicated that there is a reasonable correlation (0.66) between the soil surface moisture and some indices such as NDVI, NDMI and LST. The model validation further indicated that having a mean error of less than about 0.018, the proposed method can predict soil surface moisture reasonably.
    Keywords: LST, NDMI, NDVI, surface soil moisture
  • Mohammad Ghorbanian Kourd Abadi, Abdol Majid Liaghat, Ebrahim Vatankhah, Hamideh Noory Page 47
    Crop models such as AquaCrop can be a useful tool for better management of water consumption. However, these models should be evaluated before applying. In this study, the accuracy of the AquaCrop model in estimating shoot fresh weight and evapotranspiration of Maize in different soil fertilities and soil textures was evaluated. Field experiments were done as a factorial experiment in a completely randomized design with three soil texture treatments (including silty clay loam, loam and sandy loam) and three levels of soil fertility (including without added fertilizer, adding one and two percent of the fertilizer into the soil). The study was conducted in summer of 2012 in Jey and Qahab region in Isfahan. Results of this study showed that prediction of the model for shoot fresh weight of fodder maize was extremely efficient. The normalized root mean square errors (nRMSE) of the shoot fresh weight of fodder maize for calibration and validation stages were obtained as 0.87% and 0.67%, respectively. Predicting maize evapotranspiration during the growing season by the model had a higher error rate. Maximum and minimum of the root mean square error was obtained in the sandy loam soil with the addition of two percent of the fertilizer treatments (SLF2) and loam soil by adding one percentage of the fertilizer (LF1) with values of 0.88 and 1.42 mm per day, respectively. Results of this study showed that the mean values of RMSE and nRMSE in simulating maize evapotranspiration for sandy loam soil were 1.16 mm and 24.3% that were more than mean values of RMSE and nRMSE for silty clay loam soil type and loam which were 1.08 mm, 26.2% and 0.93 mm, 20.4%, respectively. However, the model accuracy in predicting maize evapotranspiration was varied at different levels of soil fertility depending on soil types so that the maximum value of RMSE in the loam soil was obtained in treatment without fertilizer (LF0) and in sandy loam soils in treatment with two percent fertilizer (SLF2).
    Keywords: calibration, validation, crop models, management of water consumption, water requirment
  • Hossein Kheirfam, Mehdi Vafakhah Page 65

    Sediment yield resulting from soil erosion in the watersheds is the major limitation in achieving the sustainable development and major threat to ecosystems. Therefore estimation of output sediment from watersheds is very important. Extent of watershed and deficiency of sediment measuring stations have caused us to use different indirect methods to estimate sediment, such as the use of models provided in similar watersheds. In this study 42 sediment measuring stations in south and southeast of the Caspian Sea with over 20 year period were chosen. By relating suspended sediment load to stream discharge in the times of flood, daily suspended sediment was estimated by using the daily discharge and the average of annual sediment was calculated. By using the Gamma Test, 13 factors affecting sediment yield were reduced to 5 main factors and by using cluster analysis, discriminate function analysis and andrews curves, study stations were put in homogeneous groups. For each homogeneous group obtained from any one of the mentioned homogenization methods and by using five main factors selected, regression models were developed to estimate the average of annual suspended sediment. Error rates and accuracy of prepared models by using statistical indices of RE, RBIAS and RRMSE were calculated according to observed data. Results indicated that all three homogenous techniques had better results than those of the general model and Andrews Curves with 38.12 and 45.91% RE, 53.16 and 33.11% RRMSE and -0.01 and 0.01 RBIAS in calibration and validation stages, respectively and had better performance than those of two methods i.e. Cluster Analysis and Discriminate Function Analysis for homogenizing of south and southeaster Caspian Sea watersheds based on sediment yield. Also peak discharge (Qp) has the most impact on the average of annual suspended sediment changes.

    Keywords: homogeneous watersheds, sediment modeling, sediment rating curve, suspended sediment estimation