فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال سی‌ام شماره 4 (مهر و آبان 1402)

نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال سی‌ام شماره 4 (مهر و آبان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1403/01/30
  • تعداد عناوین: 8
|
  • صدیقه برارخان پور، مهدی نادی*، سارا مظلوم باب اناری، عباس جداری فروغی صفحات 1-27
    سابقه و هدف

    گرمایش جهانی موجب تغییر در فراسنج های دما و به تبع آن افزایش وقوع رویدادهای فرین از جمله سیل و خشکسالی می-شود که در اغلب موارد، از آب و هوای شدید حاصل می شوند؛ لذا مطالعه و بررسی تغییرات آینده مقادیر حدی پارامترهای هواشناسی و هیدرولوژیکی از جمله دما، بیشتر از مقدار میانگین یا میانه، حائز اهمیت می باشد. بنابراین، هدف از این پژوهش، بررسی اثرات تغییر اقلیم بر روند تغییرات فصلی دماهای حدی (مقادیر بسیار بالا و بسیار پایین) در ایستگاه های ساحلی استان مازندران بر مبنای مدل های CMIP6 و روش رگرسیون چندک می باشد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، به منظور بررسی روند مقادیر حدی دما در استان مازندران برای دوره ی آینده از برونداد سری ششم مدل-های تغییر اقلیم (Coupled Model Intercomparison Project phase 6, CMIP6) استفاده گردید. برای این منظور از دو دسته داده شامل کمینه و بیشینه دمای 4 ایستگاه سینوپتیک اصلی استان شامل بابلسر، قراخیل، رامسر و نوشهر و نیز برونداد مدل NorESM2-MM از مدل های CMIP6 در دو دوره ی آینده ی نزدیک (2055-2026) و آینده ی دور (2100-2071) و برای سه سناریو خوش بینانه (SSP126)، حد متوسط (SSP245) و بدبینانه (SSP585) استفاده گردید. به منظور مقیاس کاهی داده های مدل در ایستگاه های هواشناسی مورد مطالعه، از روش های مختلف موجود در نرم افزار مقیاس کاهی CMhyd استفاده گردید و خروجی داده های دما برای روشی که از دقت بالاتری برخوردار بود، برای بررسی روند انتخاب گردید. در گام بعد، برای بررسی روند فصلی مقادیر حدی دما از روش رگرسیون چندک استفاده گردید و نتایج مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج مقیاس کاهی با استفاده از روش های مختلف نشان داده است که روش Variance Scaling بهترین عملکرد را در بین روش-های موجود در CMhyd دارد. به طورکلی نتایج بیانگر بی هنجاری مثبت دما  افزایش دمای سالانه نسبت به دوره ی پایه در سناریوهای SSP126=1.3، SSP245=2.56 و SSP585=3.2 درجه سلسیوس  در استان مازندران در تمام ماه های سال تا پایان قرن بیست و یکم است. شدت بی هنجاری در ماه های گرم بیشتر از ماه های سرد است .تحت سناریو خوش بینانه، مقادیر حدی متغیرهای دما در فصل های بهار و پاییز در آینده ی دور، حداکثر تا 1 درجه در هر دهه کاهش خواهد یافت. با این حال، میانگین کمینه دما در همه سناریوها (از جمله سناریو خوش بینانه) افزایشی است و کاهش صرفا برای مقادیر حدی پیش نگری شده است. اما تحت سناریوهای حد متوسط و بدبینانه، افزایش مقادیر حدی دما در تمامی فصل ها وجود خواهد داشت که شدت آن برای سناریو بدبینانه و در فصل بهار (15/0 درجه سانتیگراد در سال) بیشتر خواهد بود.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج می توان بیان کرد افزایش قابل ملاحظه دماهای حدی در شبانه روز خصوصا در ماه های گرم سال، باعث افزایش تبخیر و تعرق خواهد شد و در کنار کاهش بارندگی در ماه های گرم، باعث کاهش منابع آب در بخش های مختلف استان مازندران و فشار به آب های زیرزمینی می شود. بنابراین، تدوین و اجرای برنامه های مدیریتی مناسب در جهت نیاز هر منطقه، به منظور سازگاری با دماهای حدی و عواقب سوء آن، اهمیت بسیار دارد.

    کلیدواژگان: دما، مدل های CMIP6، سناریوهای SSP، روند، رگرسیون چندک
  • عاطفه آزادی فر، حمید زارع ابیانه*، حسن ساریخانی، محمدرضا مصدقی صفحات 29-56
    سابقه و هدف

    در اثر عوامل متعدد از جمله گرمایش جهانی ایجاد شده توسط فعالیت های انسانی، خشکسالی در بسیاری از مناطق تحت کشت در حال افزایش است که یکی از تهدیدهای اصلی امنیت غذایی جهانی محسوب می شود. تنش های غیرزیستی مانند کمبود آب به شدت بهره وری محصول را کاهش می دهد. کاربرد راهبردهای استفاده از آبیاری زیرسطحی با کپسول های رسی متخلخل و اصلاح کننده های خاک می توانند در کاهش نهاده های آب و کود نیتروژن به خاک و همچنین کاهش آثار تنش های غیر زیستی بر گیاه نقش اساسی داشته باشند. افزودن بیوچار به خاک می تواند خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک را بهبود بخشد. پس از کاربرد بیوچار رطوبت خاک در ناحیه ریشه تحت برنامه آبیاری یکسان افزایش می یابد. بیوچار می تواند دسترسی گیاه به مواد مغذی خاک را بهبود بخشد و در کاهش ورودی کود به خاک کشاورزی نقش اساسی داشته باشد.

    مواد و روش ها

    دو آزمایش در محیط گلخانه (در سال های 1398 و 1399) بر روی کلم بروکلی که در خاک های الک شده و الک نشده تیمار شده با نانوبیوچار طبیعی (0 و 10 درصد وزنی نانوبیوچار طبیعی) تحت سه رژیم آبیاری (100، 75 و 50 درصد آبیاری کامل) و دو سطح کود نیتروژنه (300 و 225 کیلوگرم در هکتار) رشد کرده بودند، انجام شد. سیستم آبیاری مورد استفاده در این پژوهش، آبیاری زیرسطحی با کپسول های رسی متخلخل بود. تیمارهای آبیاری کامل برای پر کردن مجدد فضای منافذ در ناحیه ریشه تا حد ظرفیت مزرعه آبیاری شدند، در حالی که در تیمارهای کم آبیاری گیاهان 50 و 75 درصد آبیاری کامل را دریافت کردند. تیمارهای کود دهی شامل دو سطح کود نیتروژن (یعنی 225 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و 300 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) در مرحله نهال، رشد رویشی و سر سبز اعمال شد. ویژگی های مورفولوژیک و فیزیولوژیک کلم بروکلی شامل وزن تازه و خشک سرهای جانبی، چگالی سرهای جانبی، غلظت عناصر غذایی، کلروفیل کل و پرولین برگ مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج کاهش معنی دار وزن تازه و خشک، چگالی و غلظت عناصر کلسیم و منیزیم در سرهای جانبی و همچنین کلروفیل کل برگ گیاه کلم بروکلی را در گیاهانی که در معرض کم آبیاری و سطوح پایین کود نیتروژنه قرار گرفتند نشان داد، در حالی که پرولین برگ به طور معنی داری افزایش یافت. کاربرد نانوبیوچار طبیعی در خاک اثرات تنش های خشکی و تغذیه ای را بر صفات مورفولوژیکی کاهش داد. نتایج نشان داد که کاربرد نانوبیوچار طبیعی در خاک های الک شده و الک نشده بر وزن تر و خشک سر، تراکم سر، کلروفیل کل و پرولین برگ برای هر دو فصل (2019 و 2020) قابل توجه بود. ترکیب خاک الک شده و الک نشده با نانوبیوچار طبیعی باعث بهبود وزن تازه و خشک، چگالی، غلظت عناصر کلسیم و منیزیم، کلروفیل کل و پرولین شد. علاوه بر این باعث کاهش معنی دار غلظت پرولین برگ در گیاهان در معرض کم آبیاری و کمبود کود نیتروژنه گردید. بیش ترین مقادیر وزن تازه و خشک سرجانبی، چگالی سر جانبی، غلظت کلسیم، منیزیم و کلروفیل به ترتیب در تیمارهای SNAS+NR2+FI، NNAS+NR2+FI، NUS+NR2+FI، SNAS+NR2+FI، SNAS+NR2+FI و NUS+NR2+FI به مقدار 26/99 گرم، 79/39 گرم، 92/0 گرم بر سانتی متر مکعب، 96/5 میلی گرم بر گرم، 52/3 میلی گرم بر گرم و 52/2 میلی گرم بر گرم به دست آمد. همچنین کم ترین مقدار پرولین برگ 08/0 میکرومول بر گرم و در تیمار NNAS+NR2+FI به دست آمد.

    نتیجه گیری

    مطالعه ما برخی از اثرات مفید نانوبیوچار طبیعی را به عنوان یک اصلاح کننده آلی برای ارتقای بهره وری محصول نشان داد. از این رو، ادغام افزودن نانوبیوچار طبیعی همراه با کم آبیاری و شرایط کمبود کود نیتروژنه می تواند به عنوان یک رویکرد مناسب و بهینه از نظر صرفه جویی در مصرف آب و کود، عملکرد و هزینه در نظر گرفته شود. بنابراین، ترکیب این روش و آبیاری زیرسطحی با سیستم کپسول های رسی متخلخل به ویژه در مناطق خشکی که اغلب از شرایط کم آبی رنج می برند مفید خواهد بود.

    کلیدواژگان: عناصر غذایی، کلروفیل، پرولین، کپسول رسی متخلخل، نانوبیوچار
  • علی شاهنظری*، راهب ماهفروزی، جلال الدین مرادی صحرا، رسول نوری خواجه بلاغ، زهرا باقری خلیلی، مجتبی خوش روش، محمدعلی غلامی سفیدکوهی، عبدالله درزی نفت چالی صفحات 57-79
    سابقه و هدف

    افزایش جمعیت بشری و رشد مصرف آب از یک سو و افزایش تولید فاضلاب از سوی دیگر موجب گسترش تهدید آلودگی محیط زیست گردیده است. اهداف مطالعه حاضر راه اندازی پایلوت برای بومی سازی دانش طراحی تالاب مصنوعی مطابق با وضعیت کمی و کیفی فاضلاب خانگی در ایران (خوابگاه دانشجویی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری) و بررسی امکان جایگزینی سامانه های تالابی به جای سامانه های مرسوم تصفیه فاضلاب خانگی در کشور بود.

    مواد و روش ها

    این مطالعه در محل دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری با احداث شش تالاب مصنوعی به طول 3 متر، عرض 2 متر و ارتفاع 5/1 متر با استفاده از بتن مسلح انجام شد که یکی از استخرها به دلیل نشت از مدار خارج گردید. داخل استخرها با استفاده از فیلترهای مصنوعی در عمق های مختلف (یک متر: d1 و یک متر و سی سانت: d2) و فیلتر گیاهی (نی معمولی: p1 و نی قمیش: p2) پر و کشت شدند. D10 و ضریب یکنواختی (CU) مصالح بستر به ترتیب 2 میلی متر و 625/3 از آزمایش دانه بندی، و هدایت هیدرولیکی بستر و تخلخل آن نیز به ترتیب 523/2 سانتی متر بر ثانیه و 2/39 درصد به دست آمد. SSA مصالح بستر 336/1 مترمربع در هر کیلوگرم (2245 مترمربع در هر مترمکعب مصالح بستر) محاسبه شد. فاضلاب خروجی مخزن سپتیک بافلد خوابگاه پس از یک مرحله ته نشینی و رقیق سازی به وسیله پمپ روی بسترها تزریق شد. در اولین بارگذاری، بسترها تا زیر سطح غرقاب شده و زمان ماند سه روز را برای اولین نمونه برداری طی نمودند. پارامترهای کیفیت فاضلاب شامل اکسیژن خواهی بیوشیمیایی (BOD)، اکسیژن خواهی شیمیایی (COD)، ذرات جامد معلق (TSS)، کلیفرم مدفوعی FC و مجموع کلیفرم مدفوعی TC برای بررسی عملکرد تصفیه سامانه مورد پایش قرار گرفتند.

    یافته ها

    گرچه فاضلاب تزریقی تا 25% رقیق شده بود، اما عملکرد حذف قابل توجه 51 تا 55، 41 تا 79، 74 تا 89، 70 تا 3/95 و 78 تا 95 درصد به ترتیب برای BOD، COD، TSS، FC و TC در تیمارهای مختلف به دست آمد. در بین تیمارها، ضعیف ترین عملکرد مربوط به تیمار P1D2 و بهترین عملکرد تصفیه هم در تیمار P2D1 مشاهده شد که نشان دهنده غلبه خصوصیات فیزیکی سامانه ها در ابتدای دوره راه اندازی بر عملکرد تصفیه است. بااین حال، عملکرد اولیه تصفیه سامانه، بسیار امیدوارکننده بوده و حذف برخی پارامترها مانند TSS و FC در حد متوسط یک سامانه تصفیه تالابی تمام عیار بود.

    نتیجه گیری

    این فناوری تصفیه فاضلاب، به کلیه مدیران و متخصصان صنعت فاضلاب کشور توصیه می شود، بخصوص در بخش روستایی که دارای زمین ارزان و جمعیت کمتر از 5000 نفر هستند. این شرایط شامل کلیه شهرک ها، دانشگاه ها، پادگان ها و مراکز نظامی نیز می گردد.

    کلیدواژگان: فیلتر گیاهی، فیلتر مصنوعی، سپتیک، کدورت
  • فرشته عزیزیه، جواد ظهیری*، عادل مرادی سبزکوهی، مهدی زمانی فکری صفحات 81-102
    سابقه و هدف

    در صورت وقوع مشکلاتی از قبیل ضربه قوچ در دستگاه های پیچیده ای مانند توربین ها و بروز مشکلاتی ناشی از بی توجهی به رعایت نکات ایمنی و عدم کنترل ضربه قوچ، ممکن است سیستم انتقال، متحمل ضرر و زیان اقتصادی بالایی شود. از طرفی تولید برق برای کشورهای درحال توسعه از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بدون شک تولید انرژی عامل کلیدی برای توسعه اقتصادی و اجتماعی کشورها است. موسسات درگیر تامین برق، اخیرا پمپ مبتنی بر توربین را به عنوان طرح های نیروگاه برق آبی برای برق رسانی به روستاها، به دلیل مزایای اقتصادی توصیه کرده اند. مسئله مورد بررسی در تحقیق حاضر، اثر خاموشی پمپ معکوس بر وقوع پدیده ضربه قوچ و اثرات ایجاد شده بر خط انتقال آب است.

    مواد و روش ها

    پروژه مورد مطالعه، خط انتقال آب به شهر مسجدسلیمان واقع در محدوده شمال شرق استان خوزستان است. در این مطالعه به کمک قابلیت های نرم افزار WaterGEMS، مسیر خط انتقال، جنس و قطر لوله ها، شیرهای فشارشکن، مخازن و... طراحی و مدل در حالت پایدار شبیه سازی و پردازش گردیده است. پس از پردازش خط در حالت پایدار، به منظور بررسی جایگزینی شیر فشارشکن با پمپ معکوس و اثر خاموشی آن بر پدیده ضربه قوچ ایجاد شده در خط انتقال، مدل طراحی شده ، در نرم افزار Bentley HAMMER CONNECT فراخوانی می شود تا حالت ناپایدار مورد تحلیل و بررسی قرار گیرد. ازآنجایی که نرم افزار Hammer قابلیت مدل سازی پمپ در حالت معکوس را ندارد، توربین به عنوان پمپ معکوس در مدل سازی به کار برده شده است. پدیده ضربه قوچ در سه حالت به شرح زیر مورد بررسی قرار گرفته است. حالت اول شامل بررسی شرایط جریان در حالت ماندگار بدون اعمال هرگونه تغییری در خط انتقال، حالت دوم شامل جایگزینی شیر فشارشکن کیلومتر 054+0 از مخزن تنگ مو با پمپ معکوس و حالت سوم شامل جایگزینی شیر فشارشکن کیلومتر 700+3 از مخزن تنگ مو با پمپ معکوس می باشد.

    یافته ها

    بر اساس مدل سازی صورت گرفته برای حالت دوم، با رسیدن موج فشاری پایین دست به سمت بالادست، فشار در لوله های قبل و بعد از پمپ معکوس واقع در 700+3 کیلومتری از مخزن تنگ مو افزایش می یابد و با بسته شدن 100 درصد دریچه به حداکثر خود رسیده و با گذشت زمان در اثر اصطکاک سیال با جدار لوله موج فشاری ایجاد شده مستهلک می گردد تا زمانیکه جریان مجددا به حالت پایدار اولیه باز خواهد گشت. در لوله های مذکور حداکثر فشار ایجاد شده حدود 5/22 بار برآورد شده است. مدل سازی حالت سوم نشان می دهد که در صورت بسته شدن دریچه های پمپ معکوس، فشار قبل از پمپ تا حدود 20 بار به صورت لحظه ای افزایش می یاید. در اثر شروع ضربه قوچ و کاهش دبی، فشار لوله به منفی 10 متر کاهش می یابد. خاموشی پمپ معکوس 700+3 باعث ایجاد تغییرات فشار چشمگیر در لوله های قبل و بعد از پمپ معکوس 054+0 نمی گردد. در محدوده لوله بعد از پمپ معکوس 700+3 حدود 14 مترمکعب بخار آب تجمع خواهد یافت. در صورت عدم تعبیه شیرهوا در مسیر خط، حجم بخار ایجاد شده مانع از عبور سیال خواهد گشت.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان می دهد که وقوع پدیده ضربه قوچ در اثر ازکار افتادن پمپ های معکوس تعبیه شده در خط انتقال با وجود ایجاد موج های فشاری مثبت و منفی باعث ایجاد اختلال در آبرسانی و تخریب خط نمی گردد. لازم به توضیح است رده لوله های فلزی انتخاب شده در خط، استحکام لازم برای تحمل حداکثر و حداقل فشارهای وارده را دارا هستند. در نتیجه جایگزینی پمپ معکوس با شیر فشارشکن و استحصال انرژی بدون ایجاد هیچ گونه مشکلی امکان پذیر است و در صورت وقوع پدیده ضربه قوچ، خط انتقال توانایی تحمل در برابر موج فشاری مضاعف ایجاد شده را خواهد داشت و آبرسانی به شهرهای پایین دست امکان پذیر است.

    کلیدواژگان: پمپ معکوس، ضربه قوچ، شیر فشارشکن
  • عبدالرضا جمالی، بابک امین نژاد، عبدالرضا ظهیری* صفحات 103-123

    سابقه و هدفسیل پدیده ای است که در طی آن جریان آب، مقطع اصلی رودخانه را پر نموده و وارد دشت های سیلابی می شود. در بعضی از رودخانه های طبیعی و نیز کانال های مصنوعی در شهرها ممکن است بیش از یک دشت سیلاب در طرفین مقطع اصلی وجود داشته باشد که به این مقاطع، کانال مرکب چند سیلابدشتی گفته می شود. در این مقاطع با وقوع سیلاب و پر شدن مقطع اصلی، ابتدا دشت سیلاب اول فعال شده و سپس با سرریز شدن این دشت سیلابی، دشت سیلاب دوم بلافاصله وارد عمل می شود. یکی از جنبه های هیدرولیکی این مقاطع، رابطه دبی-اشل است که به ازاء هر عمق جریان دلخواه، دبی مشخصی را برآورد نموده و ابزار مهمی در طراحی و ساماندهی رودخانه ها در زمان سیلاب است. در این مقاله، روش های یک بعدی تجزیه تبادلی و دوبعدی شیونو و نایت که قبلا برای محاسبه دبی جریان در مقاطع مرکب پیشنهاد شده اند، برای مقاطع مرکب چندسیلابدشتی توسعه داده شدند.مواد و روش هادر مدل یک بعدی، ابتدا با استفاده از قانون دوم نیوتن و دخالت تنش های برشی ظاهری در مرز تماس مقطع اصلی و دشت سیلابی اول و نیز دشت سیلابی اول با دوم، یک دستگاه معادله خطی برای برآورد همزمان سرعت های متوسط جریان در بخش های مختلف این مقاطع استخراج شد. از معادله هاتوف و همکاران برای دخالت تنش های برشی ظاهری در مرزهای تماس استفاده شد. ضرایب انتقال مومنتوم در این روش با استفاده از داده های آزمایشگاهی سینگ (2021) در یک مقطع مرکب مستطیلی و به کمک الگوریتم بهینه سازی گرادیان کاهشی تعمیم یافته، واسنجی شدند. برای استخراج مدل شبه دوبعدی شیونو و نایت، ابتدا با انتگرال گیری در عمق از معادلات ناویر-استوکس، یک معادله دیفرانسیلی بر حسب تنش برشی بدست آمد و سپس با اعمال فرض های ساده برای تنش های رینولدزی و نیز جریان های ثانویه، معادله ساده تری بر حسب سرعت متوسط در عمق ارائه شد. این معادله به کمک روش تفاضل های محدود حل شد.یافته هانتایج مدل یک بعدی تبادل دبی نشان داد که این روش با میانگین و حداکثر خطای حدود 6/2 و 7/5 درصد، کارایی مناسبی در تخمین دبی کل جریان دارد. این در حالی است که روش تجزیه قائم مقطع مرکب که هم اکنون کاربرد گسترده ای در نرم افزارهای مهندسی آب دارد، با میانگین خطای 1/9 درصد و حداکثر خطای 4/17 درصد، نتایج قابل اعتمادی ارائه نمی کند. نتایج حل عددی مدل شبه دوبعدی شیونو و نایت نشان داد که مطابقت خوبی بین پروفیل های توزیع عرضی سرعت مشاهداتی و محاسباتی برقرار است. همچنین مشخص شد که اثر لزجت گردابه ای و نیز جریان های ثانویه در این کانال قابل توجه بوده و باید درنظر گرفته شوند. میانگین و حداکثر خطای این مدل در تخمین دبی کل جریان به ترتیب 4/2 و 1/4 درصد بدست آمد.نتیجه گیرینتایج هر دو مدل یک و دوبعدی پیشنهادی این تحقیق نشان داد که این مدل ها قابلیت مناسبی برای تخمین دبی کل و نیز دبی های جزئی در مقاطع مرکب چندسیلابدشتی دارند. بررسی ها نشان داد که مرز تماس مقطع اصلی با دشت سیلابی اول از نظر شدت تلاطم و نیز قدرت جریان های ثانویه قویتر از مرز تماس دشت سیلابی اول و دوم می باشد.

    کلیدواژگان: سیلاب، انتقال مومنتوم، اثر متقابل، مقاطع مرکب چندپله ای، منحنی دبی-اشل
  • پروانه حاتمی گل مکانی، واحدبردی شیخ*، آرش زارع گاریزی، عبدالرضا بهرهمند صفحات 125-145
    سابقه و هدف

    دانش پیچیده جوامع محلی در مورد چرخه کامل مدیریت ریسک بالیا در پژوهشهای مختلف به اثبات رسیده است. بااین حال، ادبیات علمی هنوز فاقد مطالعاتی است که چگونگی استفاده از دانش محلی  (LK) و قابلیتهای مردم محلی را برای جمعسپاری در مطالعات سیستمهای هشدار زودهنگام سیل  (FFEWS) موردبررسی قرار دهد. ازاینرو هدف اصلی این پژوهش بررسی ظرفیت جمعسپاری ساکنان محلی برای FFEWS و شناسایی نقاط داغ سیلهای ناگهانی (FFHs) با استفاده از LK در یک منطقه مستعد سیل در شمال شرق ایران است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش پرسشنامهای با سه بخش مختلف طراحی شد. بخش اول مربوط به ویژگیهای فردی به عنوان متغیرهای مستقل بود، بخش دوم مرتبط با به LK ساکنان در تعیین FFH ها، نوع و زمان غالب وقوع سیل در منطقه بود که از طریق پرسیدن سواالت باز با پاسخ کوتاه صورت گرفت. بخش آخر نیز مربوط به ارزیابی ظرفیت ساکنان محلی برای جمع سپاری سیل ناگهانی (FFC) بود که از طریق پرسیدن سوالات با طیف لیکرت 0-5 انجام شد. نظرسنجیهای عمومی پرسشنامه به صورت حضوری و از طریق مصاحبه شفاهی و بحث زنده تکمیل شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که بین ویژگیهای فردی و تمایل و انگیزه افراد برای مشارکت در FFC رابطه معناداری وجود ندارد. مقایسه LK ساکنان با گزارش سیل 31 ساله و مرور منابع نشان داد که LK ساکنان در مورد مکان، نوع و زمان وقوع سیل، در مقیاس محلی بسیار امیدوارکننده بود. نتایج پژوهش بیانگر آن است که پاسخگویان با میانگین امتیاز 23/4 باالترین میزان تمایل برای مشارکت در انتشار پیامهای هشدار سیل را نشان میدهند و مهمترین عامل انگیزشی آنها به مشارکت با میانگین امتیاز 84/4 ،نجات اقوام، آشنایان و انسانها بود.

    نتیجه گیری

    در اکثر مطالعات قبل که بر توسعه FFEWS متمرکز شدهاند، توجه بسیار کمی به درک نیازهای شهروندان و ارتقای مشارکت آنها شده است. درواقع، یک شکاف تحقیقاتی در مورد روش مشارکت شهروندان و حمایت بالقوه آنها از FFEWS وجود دارد. ازاینرو در این پژوهش سعی شد با بررسی LK ،انگیزه و تمایل ساکنان محلی به مشارکت در جنبه ها و مراحل مختلف FFEWS ،گامی کوچک در جهت پرکردن این شکاف برداشته شود. یافته های ما نشان میدهد که مشارکت افراد محلی در FFEWS جنبه های ناشناخته مختلفی دارد که باید از طریق مطالعات گستردهتر و دقیقتر موردبررسی قرار گیرد.

    کلیدواژگان: سیل خیزی، علوم شهروند مبنا، کمبود داده، مشارکت، مناطق بالادست
  • فرهود کلاته*، احسان امین وش، زهرا وکیلی صفحات 147-164
    مقدمه

    تحقیق حاضر با هدف بررسی و تعیین تغییرات رسوب در رودخانه کارون، در منطقه زرگان-فارسیات با در نظر گرفتن شرایط موجود و زمان ایجاد حلقه انجام گرفته است. شبیه سازی رودخانه در فاصله حدود 75 کیلومتری در منطقه زرگان-فارسیات با استفاده از مدل HEC-RAS انجام شد. یکی از اصلی ترین و مهم ترین مسائل در بخش آب، تامین آب مورد نیاز و انتقال آن است. از عوامل کاهش دهنده راندمان انتقال، رسوب گذاری در کانال های انتقال آب و تاسیسات آبیاری است. علم شناخت رسوبات و کنترل آن ها برای متخصصان مهندسی آب امری ضروری است. بنابراین در این مطالعه به بررسی الگوی جریان و انتقال رسوبات در شبکه کانال های روباز پرداخته شده است. همچنین در این مطالعه به منظور تعیین تغییرات الگوی جریان و رسوب رودخانه کارون در شرایط موجود و زمان ایجاد لوپ بررسی گردید.

    پیشینه پژوهش: 

    گیبسون و همکاران (2010) رودخانه COWLITZ را با توجه به بستر متحرک مدل سازی کردند و از مدل HEC-RAS برای شبیه سازی استفاده کرد. آن ها مدل سازی را برای 20 مایل آخر رودخانه انجام دادند زیرا احتمال سیل به دلیل رسوب گذاری در این منطقه بیشتر بود. هدف از این مطالعه بررسی اثرات رسوب گذاری بر افزایش خطر سیل در بلندمدت بود. رابطه Laursen-Copeland در محاسبات رسوب مورد استفاده قرار گرفت زیرا رسوبات از ماسه بسیار ریز تا قلوه سنگ های بزرگ متغیر بودند. هم چنین بیان کردند که قابلیت افزودن اندازه ذرات بستر در 20 کلاس مختلف به مدل HEC-RAS در نسخه 4.1 اضافه شده است.

    مواد و روش ها

    موقعیت جغرافیایی این تحقیق بر اساس سیستم جغرافیایی UTM در حدود ''33'22 32 تا ''32'45 17 عرض شمالی و ''40'22 48 تا ''48'57 19 طول شرقی است. طول کل مسیر مورد مطالعه حدود 75 کیلومتر بین زرگان و فارسیات و شامل 155 مقطع عرضی و طول تقریبی پیچ و خم 4/13 کیلومتر است. به منظور شبیه سازی جریان هیدرولیکی و رسوب گذاری رودخانه توسط مدل HEC-RAS، اطلاعات هندسی (مقاطع، فاصله مقاطع از بخش کنترل پایین دست، ضریب زبری مانینگ و ضرایب باز و باریک شدن)، اطلاعات هیدرولیکی (اطلاعات جریان و سطح تراز در ایستگاه پایین) هواشناسی (دمای آب) و رسوبی (مربوط به دبی جریان-رسوب و دانه بندی رسوبات بستر) ضروری است.نتایج و بحث: به طور کلی می توان گفت که پس از تشکیل حلقه، فاصله بالادست (R1) رسوب گذاری آن از بالادست به پایین دست کاهش می یابد تا اینکه در دوشاخه رودخانه دچار فرسایش می شود و فاصله میانی (R2) از حالت فرسایش پذیر به حالت رسوبی تغییر می کند و فاصله پایین دست حلقه (R3) تقریبا بدون تغییر باقی می ماند و تمایل بسیار کمی به فرسایش نشان می دهد.

    نتیجه گیری کلی:

    قسمت میانی رودخانه کارون (R2) با ایجاد یک حلقه از فرسایش پذیر به رسوبی تبدیل می شود که دلیل تمایل رودخانه به رسوب گذاری در این بخش پس از ایجاد حلقه را دارد. هم چنین کاهش میزان ورودی جریان و در نتیجه آن کاهش سرعت جریان در این بخش، ناشی از تقسیم جریان دو شاخه رودخانه در بالادست این بخش است. به طور کلی می توان گفت که پس از ایجاد حلقه بازه بالادست (R1)، رسوب آن از بالادست به پایین دست کاهش می یابد تا اینکه در دوشاخه رودخانه دچار فرسایش می شود و فاصله میانی (R2) از فرسایش پذیر به رسوبی تبدیل می شود و فاصله حلقه پایه (R3) تقریبا بدون تغییر باقی می ماند و تمایل بسیار کمی به فرسایش پذیری دارد.

    کلیدواژگان: انتقال رسوب، بستر متحرک، جریان غیرماندگار، شبکه کانال های روباز، مدل ریاضی HEC-RAS
  • افسانه رحمتی، عباس خاشعی سیوکی*، مهدی دستورانی، علی شهیدی صفحات 165-173

    ایران به عنوان یکی از کشورهای واقع درکمربند خشک کره زمین بوده و کمبود آب یکی از مشکلات اساسی در این مناطق به ویژه در بخش کشاورزی می باشد. تنش آبی گیاهان یکی از روش های صرفه جویی در مصرف آب است و یکی از راه های کاهش بحران آب، مدیریت آب در تامین نیاز آبی گیاهان زراعی می باشد. از این رو ارقامی از گیاهان زراعی را باید انتخاب کرد که تحت تنش آبی تحمل بیشتری داشته باشند و محصول کمتر کاهش پیدا کند. یکی از راه های افزایش بهره وری از آب، نگه داشتن میزان تولید محصول در سطح کنونی توام با کاهش آب مصرفی است.بیوچار از سوختن توده های زیستی با حداقل و یا عدم حضور اکسیژن تولید می شود، این فرآیند متفاوت از سوختن واقعی می باشد. در سوختن واقعی، مقدار زیادی از اکسیژن برای اکسیداسیون کامل کربن به Co2 در زیست توده فراهم است. بنابراین عملا تمام کربن زیست توده به Co2 تبدیل می شود و تنها خاکستر و مقدار کمی از کربن باقی می ماند. محدود کردن دسترسی به اکسیژن منجر به تثبیت بیشتر کربن در زیست توده می شود، با این حال راندمان تولید کربن معمولا 50 درصد یا کمتر می باشد. استفاده از بیوچار به دلیل توانایی بالا یکی از راه هایی است که مورد توجه قرار گرفته است. این آزمایش در گلخانه ای واقع در 100 کیلومتری بیرجند (روستای میریک) با طول جغرافیایی 33 درجه و 24 دقیقه شمالی و 59 درجه و 29 دقیقه شرقی انجام شد. جهت بررسی اثر مصرف مقادیر مختلف بیوچار و تنش خشکی بر میزان رشد عملکرد خیار گلخانه ای آزمایشی به شکل اسپلیت پلات با دو عامل مقادیر مختلف کاربرد بیوچار B در چهار سطح و تنش خشکی Iدر سه سطح در قالب طرح کامل تصادفی در سه تکرار بصورت پشته ای و جمعا در 36 کرت به طول 80 و عرض 40 سانتی متر انجام گرفت.تیمار های آزمایشی شامل بیوچار در چهار سطح (0، 4،2و 6 گرم در هر کیلوگرم خاک) و تنش آبی در سه سطح(100،75 ،50 درصد نیاز آبی) بودند. نتایج نشان داد که کاربرد بیوچار روی شاخص های قطر خیار با متوسط قطر 07/ 3 میلیمتر، قطر ساقه با متوسط قطر 85/9 میلیمتر، ارتفاع بوته با متوسط ارتفاع 165 سانتی متر، ارتفاع خیار با متوسط ارتفاع 9/16 سانتی متر، کارایی مصرف آب با متوسط 2/2 کیلوگرم بر مترمکعب، تعداد برگ با متوسط تعداد 45 و وزن خیار با متوسط وزن 58/4 تن در هکتار در سطح یک درصد تاثیر معنی دار داشته است. اثرمتقابل تنش آبی و بیوچار بر شاخص های کارایی مصرف آب، وزن خیار و ارتفاع خیار در سطح یک درصد و بر شاخص های قطرخیار و قطرساقه در سطح پنج درصد معنی دار بوده ولی بر شاخص های تعداد برگ و ارتفاع بوته اثر معنی داری نداشته است بنابراین نتایج نشان میدهد افزودن بیوچار در خاک در رشد گیاه اثر مثبتی خواهد داشت و میتوان مقاومت گیاه را در برابر تنش آبی افزایش داد و بیشترین عملکرد را از گیاه خیار شاهد بود.

    کلیدواژگان: صلاح خاک، تنش خشکی، زغال زیستی، شاخص های رشد گیاه، کارایی مصرف آب
|
  • Sedigheh Bararkhanpour, Mehdi Nadi *, Sara Mazloom Babanari, Abbas Jedariforoughi Pages 1-27
    Background and objectives

    Global warming cause changes in temperature variables and consequently increase in the occurrence of extreme events like as floods and droughts, result from extreme weather in most cases; Therefore, it is important to study and investigate the future changes of extreme values of meteorological and hydrological parameters, including temperature, more than the average or median value. Therefore, the purpose of this research is to investigate the effects of climate change on the trend of seasonal changes in extreme temperatures (very high and very low values) in coastal stations of Mazandaran province based on CMIP6 models and quantile regression method.

    Materials and methods

    In this research, in order to investigate the trend of extreme values of temperature in Mazandaran province for the future periods, the output of the sixth generation of climate change models (Coupled Model Intercomparison Project phase 6, CMIP6) was used. For this purpose, minimum and maximum temperature of 4 main synoptic stations of the province, including Babolsar, Qarakhil, Ramsar and Nowshahr, and also the output of the NorESM2-MM climate model from the CMIP6 in near future (2026-2055) and far future (2071-2100) at three optimistic (SSP126), moderate (SSP245) and pessimistic (SSP585) scenarios was used. In order to downscaling climate model data at the studied meteorological stations, various methods in the CMhyd downscaling software were used, and the Temperature data output for the method that had higher accuracy, was selected to analysis of trend. In the next step, the quantile regression method was used to investigate the seasonal trend of temperature extreme values and the results were analyzed.

    Results

    The results of downscaling using different methods have shown that the Variance Scaling method has the best performance among the available methods in CMhyd. In general, the results show a positive temperature anomaly (annual temperature increase compared to the base period in SSP126=1.3, SSP245=2.56, SSP585=3.2 oC) in Mazandaran province in all months of the year until the end of the 21st century. The intensity of the anomalies is higher in the warm months than in the cold ones. Under the optimistic scenario, the extreme values of the temperature variables in the spring and autumn seasons will decrease by a maximum of 1 degree per decade in the distant future. However, the average minimum temperature is increasing in all scenarios (including the optimistic scenario) and the decrease is only predicted for extreme values. But under the average and pessimistic scenarios, there will be an increase in the temperature extreme values in all seasons, so that its intensity will be greater for the pessimistic scenario and in the spring season (0.15 oC per year).

    Conclusion

    According to the results, it concluded that the significant increase in extreme temperature during the day and night, especially in the warm months of the year, will increase evapotranspiration, and along with the decrease in rainfall in the hot months, it will cause a decrease in water resources in different parts of Mazandaran province and pressure on the groundwater. Therefore, it is very important to formulate and implement appropriate management programs according to the needs of each region, in order to adapt to extreme temperatures and their adverse consequences.

    Keywords: Temperature, CMIP6 models, SSP scenarios, Trend, Quantile Regression
  • Atefeh Azadifar, Hamid Zare Abyaneh *, Hassan Sarikhani, Mohamadreza Mosaddeghi Pages 29-56
    Background and objectives

    Due to several factors, including anthropogenic global warming, drought is increasing in many arable areas which is one of the major threats to global food security. Abiotic stresses such as water deficit severely reduce crop productivity. Using strategies subsurface irrigation with porous clay capsules and natural nanobiochar amendment could be pivotal in reducing water and nitrogen fertilizer inputs as well as the effects of abiotic stresses on plants. Biochar addition to soil may improve soil physical and chemical characteristics. Soil water retention in the root zone enhances under the same irrigation schedule following biochar application. Biochar could improve plant access to soil nutrients and pivotal in reducing fertilizer inputs to agricultural soils.

    Materials and methods

    Greenhouse experiments were conducted in two years (2019 and 2020) on broccoli planted in sieved and non-sieved samples of a loam soil amended with natural nanobiochar (i.e., 0 and 10% by weight) under three irrigation regimes (i.e., 100, 75, and 50% of full irrigation) and two levels of nitrogen fertilizer (i.e., 225 and 300 kgha-1 N). The irrigation system was porous clay pitcher subsurface irrigation. The full irrigation (FI) treatments were watered to refill the pore space in the rooting zone to the field capacity (100% FI), while in deficit irrigation treatments plants received 75% of the full irrigation (75% FI) or 50% of the full irrigation (50% FI). Fertigation treatments included two levels of N fertigation (i.e., 225 kg N ha-1 and 300 kg N ha-1) in the seedling, vegetative growth and green head stages were applied. Physiological and morphological traits of broccoli including secondary head fresh and dry weights, secondary head density, concentration of nutrients, total chlorophyll and leaf proline were investigated.

    Results

    Plants exposed to deficit irrigation and nitrogen fertigation presented a significant decrease in head fresh and dry weights, head density and also total chlorophyll, while an increase in the leaf proline content was observed. The application of NNB in soil mitigated the drought and nutritional stresses effects on the morphological traits. The results showed significant effects of the natural nanobiochar application in sieved and none-sieved soils on head fresh and dry weight, head density, total chlorophyll and leaf proline for both seasons (2019 and 2020). Natural nanobiochar addition to both sieved and non-sieved soils improved the head fresh and dry weights, head density, and total chlorophyll content. Moreover, it significantly reduced the leaf proline of broccoli plant under deficit irrigation and nitrogen fertigation. The highest values of fresh and dry weight, head density and calcium, magnesium and chlorophyll concentrations were 99.26 g, 39.79 g, 0.92 g cm-3, 5.96 mg g-1, 3.52 mg g-1 and 2.52 mg g-1 in SNAS+NR2+FI, NNAS+NR2+FI, NUS+NR2+FI, SNAS+NR2+FI, SNAS+NR2+FI and NUS+NR2+FI treatments, respectively. As well as, the lowest value of leaf proline was 0.08 µmol g-1 in NNAS+NR2+FI treatment.

    Conclusion

    Our study demonstrated some of the beneficial effects of natural nanobiochar as an organic amendment for promoting crop productivity. Hence, the integration of natural nanobiochar addition along with deficit irrigation and low N fertigation condition could be considered as a viable and optimum approach in terms of water and fertilizer saving, yield and cost. Thus, the combination of this technique and sub-surface irrigation with the porous clay pitcher system will particularly be useful in arid regions that frequently suffer with water shortages condition.

    Keywords: Nutrients, chlorophyll, Proline, Porous clay pitcher, Nanobiochar
  • Ali Shahnazari *, Raheb Mahfoouzi, Jalal Aldin Moradisahra, Rassol Nouri Khajebelagh, Zahra Bagheri Khalili, Mojtaba Khoshravesh, MohammadAli Gholami Sefidkouhi, Abdullah Darzi-Naftchali Pages 57-79
    Background and objectives

    The increase in the human population and the growth in water consumption on one hand, and the rise in sewage production on the other hand, have led to the expansion of environmental pollution threats. The objectives of the present study include launching a pilot project for the localization of knowledge in the design of artificial wetlands in accordance with the quantitative and qualitative conditions of domestic sewage in Iran (specifically, the dormitory of the University of Agricultural Sciences and Natural Resources in Sari) and investigating the possibility of replacing wetland systems with conventional domestic sewage treatment systems in the country.

    Materials and methods

    This study was conducted at the University of Agricultural Sciences and Natural Resources in Sari, involving the construction of six artificial wetlands, each with a length of 3 meters, width of 2 meters, and a height of 1.5 meters, using reinforced concrete. One of the ponds was excluded from the system due to leakage. Inside the ponds, artificial filters at different depths (1 meter: d1 and 1 meter and 30 centimeters: d2) and plant filters (Phragmites australis: p1 and Arundo donax: p2) were filled and planted. D10 and the coefficient of unifo rmity (CU) of the substrate materials were obtained as 2 millimeters and 3.625, respectively, from the grain size analysis. The hydraulic conductivity and porosity of the substrate were 2.523 cm/s and 39.2%, respectively. The specific surface area (SSA) of the substrate materials was calculated as 1.336 m²/kg (2245 m²/m³ of substrate materials). The effluent from the septic tank of the dormitory's baffled septic tank was injected onto the beds after a settling and dilution stage using a pump. In the initial loading, the beds were submerged below the surface, and a three-day retention time was allowed for the first sampling. Quality parameters of the wastewater, including biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total suspended solids (TSS), fecal coliform (FC), and total coliform (TC), were monitored to assess the performance of the treatment system.

    Results

    Although the injected wastewater was diluted up to 25%, a significant removal efficiency of 51 to 55, 41 to 79, 74 to 89, 70 to 95.3, and 78 to 95 percent was achieved for BOD, COD, TSS, FC, and TC, respectively, in different treatments. Among the treatments, the weakest performance was associated with treatment P1D2, while the best purification performance was observed in treatment P2D1. This indicates the dominance of the physical characteristics of the systems at the beginning of the startup period on the purification performance. However, the initial performance of the treatment system was very promising and the removal of some parameters such as TSS and FC was at the average level of a full-fledged wetland treatment system.

    Conclusion

    This wastewater treatment technology is recommended for all managers and experts in the country's wastewater industry, especially in rural areas with inexpensive land and a population of fewer than 5000 people. These conditions encompass all towns, universities, military barracks, and military facilities as well.

    Keywords: Plant filter, artificial filter, septic, Turbidity
  • Fereshteh Aziziye, Javad Zahiri *, Adell Moradi-Sabzkouhi, Mehdi Zamani-Fekri Pages 81-102
    Introduction

    The occurrence of phenomena such as surges in complex devices such as turbines, and problems caused by neglecting safety precautions, may result in significant economic damage and losses to the transmission system. On the other hand, electricity production is a key factor in the economic and social development for developing countries. Recently, institutions involved in electricity supply have recommended pump as turbine projects as hydroelectric power plant for supplying electricity to rural areas due to their economic benefits. The issue under investigation in this study is the effect of pump shutdown on surge occurrence and its effects on the water transmission line.

    Methodology

    The case study project is the water transmission line to the city of Masjed Soleyman located in the northeast of Khuzestan province, Iran. In this study, by using WaterGEMS software, the route of the transmission line, the type and diameter of the pipes, pressure relief valves, tanks, etc., have been defined and modeled in steady state. After processing the line in steady state, in order to investigate the replacement of the PATs with pressure relief valves and its shut-down effect on the water hammer phenomenon created in the transmission line, the model created in WaterGEMS is called in the Bentley HAMMER CONNECT software to analyze the unsteady state condition. The phenomenon of surge has been investigated in three scenarios as follows: The first scenario involves studying the flow conditions in a steady state without any changes in the transmission line. The second scenario involves replacing the pressure relief valve at kilometer 054+0 from the Tang-e Mo reservoir with a reverse pump. The third scenario involves replacing the pressure relief valve at kilometer 700+3 from the Tang-e Mo reservoir with a reverse pump.

    Results

    When the pressure relief valves are working, the flow velocity in the pressure relief valve in 3+700 km, equivalent to 2.07 m/s, and the pressure before the pressure relief valve is equal to 157.7 meters of water and reaches 20 meters of water. Also, in the pressure relief valve 0+054 km from the reservoir, the speed is 2.1 m/s and the pressure decreases from 104.77 m to 13.2 m of water, respectively. For second scenario, in the first pressure relief valve, 91 meters of pressure is wasted. In this case, the PATs with turbine flow and pressure have replaced the existing pressure relief valves. The inlet and outlet valves of the first PAT are closed in 20 seconds and the flow through it is reduced to zero. Third scenario considers the water hammer impact resulting from shutdown of the PAT (at 3+700 km) on the transmission line. 137 meters of pressure is wasted in the second pressure relief valve. Also, the flow through it is 580.189 liters per second. In this case, the inlet and outlet valves of the PAT are closed in 20 seconds. It is necessary to explain that if the valves of the PAT (at 3+700 km) are closed, the downstream flow will also decrease; But due to the bypass of the PAT, the input flow to the downstream pumps does not reach zero and the pumps do not exit the circuit.

    Conclusions

    The results indicate that the occurrence of the surge due to the failure of the PAT(s) installed in the transmission line, despite the creation of positive and negative pressure waves in the transmission line, does not cause serious disturbance in the pipeline. It is also concluded that the thickness of the steel material selected for the pipeline has the required strength to withstand the maximum and minimum pressures.

    Keywords: Reverse pump, water hammer, Pressure relief valves
  • Abdolreza Jamali, Babak Aminnejad, Abdolreza Zahiri * Pages 103-123
    Background and objectives

    Flood is a phenomenon during which the water fills the main channel of the river and spreads on to the floodplains. In some natural rivers as well as artificial canals in cities may be more than one floodplain flank the main channel, which is called multi-stage compound channels. In these channels, when the flood occurs and the main channel is filled, the first floodplain is activated, and then when this floodplain overflows, the second floodplain is activated immediately. One of the hydraulic aspects of these channels is the stage-discharge relationship, which is used to estimate the flow discharge for any given flow depth and hence is an important tool in the river design and management during floods. In this study, the one-dimensional model of interacting divided channel and two-dimensional model of Shiono and Knight, which were previously proposed to calculate the flow discharge in classic compound channels, are developed for multi-stage compound channels.

    Materials and methods

    For one-dimensional model, using Newton's second law and by considering into account the apparent shear stresses at the interface of the main channel and the first flood plain, as well as the interface between first and second floodplains, a linear equation system was derived to simultaneously estimate the average flow velocities in adjacent flow compartments of these sections. Huthoff et al. equation was used for the involvement of apparent shear stresses in the interfaces. In this method, the momentum exchange coefficients were calibrated based on the laboratory data from Singh (2021) in a three-stage rectangular compound channel and using the nonlinear generalized reduced gradient optimization algorithm. To derive the semi two-dimensional model of Shiono and Knight, by depth integrating of the Navier-Stokes equations, a differential equation was obtained in terms of shear stress. Then by applying several appropriate assumptions for Reynolds stresses and secondary flows, a simple equation was obtained in terms of depth-averaged velocity. This equation was solved numerically using finite difference method.

    Results

    The results of the one-dimensional flow interacting model showed that this method has a good efficiency in estimating the total flow discharges with an average and maximum error of about 2.6 and 5.7 percent, respectively. Meanwhile, the vertical divided channel method which is widely used in water engineering packages, does not provide reliable results with an average error of 9.1% and a maximum error of 17.4%. The results of the numerical solution of Shiono and Knight model showed that there is a good agreement between the observed and calculated lateral velocity distributions. It was also found that the effect of eddy viscosity and secondary currents in this channel is significant and should be considered. The mean and maximum error of this model in estimating the total flow discharges was 2.4% and 4.1%, respectively.

    Conclusion

    The results of both one- and two-dimensional models proposed in this research showed that these models have a suitable ability to estimate the total flow discharge as well as the subdivision flow discharges in multi-stage compound channels. Investigations showed that in terms of the intensity of turbulence and the strength of the secondary currents, the interface plane between the main channel and the first floodplain is much more affected than the interface between first and second floodplains.

    Keywords: flood, Momentum Exchange, Multi-stage compound channels, Stage-discharge curve
  • Parvaneh Hatami Golmakani, Vahedberdi Sheikh *, Arash Zare Garizi, Abdolreza Bahremand Pages 125-145
    Background and Objectives

    The complex knowledge of local communities on the full cycle of disaster risk management has been proven valuable in various researches. However, the scientific literature still lacks studies that examine how to use Local Knowledge (LK) and the local people capabilities for crowdsourcing in Flash Flood Early Warning Systems (FFEWS) studies. Hence the main target of this research is investigation on the capacity of crowdsourcing for FFEWS and identification of Flash Flood Hotspots (FFHs) by LK across a flood prone area in northeast of Iran.

    Materials and Methods

    In this study, a questionnaire with three different themes was designed. The first theme was related to the individual characteristics as independent variables, the second theme addressed the residents’ LK in determining the FFHs, the type and the predominant time of the flood occurrence in the region, through asking open ended questions with short-answers. The last theme addressed the assessment of people's capacity in Flash Flood Crowdsourcing (FFC), through asking questions with a Likert scale of 0-5. The face-to-face questionnaire administration mode was used for public survey through conducting oral interviews and live discussions.

    Results

    The results showed that there was no significant correlation between the individuals’ characteristics and their willingness and motivation to participate in FFC. Comparing residents’ LK with the 31-year flood report and literature review showed that the residents’ LK about the flood occurrence location, time and type on a local scale was very promising. The research results indicated that the respondents show highest level of willingness for participation in the release of flood warning messages with an average score of 4.23 and the most important motivating factor for their willingness to participate was introduced saving relatives, fellow villagers, and human being from flood hazards with an average score of 4.84.

    Conclusion

    In most of previous studies that have focused on the development of FFEWS, very little attention has been paid to understanding the needs of citizens and promoting their participation. In fact, there is a research gap regarding the method of citizen’s participation and their potential support for FFEWS. Hence in this research, an attempt was made to take a small step towards filling this gap by investigating LK, motivation and willingness of local residents to participate in various aspects and steps of FFEWS. Our findings indicate that involving local people in FFEWS has various unknown aspects that should be explored through more extensive and detailed studies.

    Keywords: Citizen Science, Data scarcity, Flooding, Participation, Upstream areas
  • Farhoud Kalateh *, Ehsan Aminvash, Zahra Vakili Pages 147-164

    Gibson et al. (2010) modeled the COWLITZ river considering the moving bed and used the HEC-RAS model for simulation. They did the modeling for the last 20 miles of the river because the possibility of flooding due to sedimentation was higher in this area. The purpose of this study was to evaluate the effects of sedimentation on the increase of flood risk in the long term. The Laursen-Copeland relationship was used in the sediment calculations because the sediments ranged from very fine sand to large rubble. They also stated that the ability to add bed particle size in 20 different classes has been added to the HEC-RAS model in version 4.1. The geographic location of this research is based on the UTM geographic system, around 33'22'32' to 32'45'17 north latitude and 40'22'48' to 48'57'19 east longitude. According to Figure 1, the total length of the studied route is about 75 km between Zargan and Farsiat and includes 155 cross sections, and the approximate length of the meander is 13.4 km. In order to simulate the hydraulic flow and sedimentation of the river by HEC-RAS model, geometric information (cross sections, distance of sections from the downstream control section, Manning's roughness coefficient and opening and narrowing coefficients), hydraulic information (flow information and water level level at the lower station) meteorological (water temperature) and sedimentary (related to flow-sediment discharge and bed sediments granularity) is necessary. In general, it can be said that after the formation of the loop, the upstream interval (R1) of its sedimentation decreases from upstream to downstream until it undergoes erosion at the bifurcation of the river, and the middle interval (R2) changes from erodible to sedimentary and the interval Downstream of the ring (R3) remains almost unchanged and shows very little tendency to erode. HEC-RAS model is used in this research. When using this software, the continuous flow series is divided into continuous flow segments based on flow and time variables. In general, it can be said that after creating the ring of the upstream interval (R1), its sedimentation decreases from upstream to downstream until it undergoes erosion at the bifurcation of the river, and the middle interval (R2) turns from erodible to sedimentary and the base ring interval (R3) remains almost unchanged and has a very little tendency to be erodible. The middle section of the Karun River (R2) turns from erodible to sedimentary with the creation of a loop, which is the reason for the tendency of the river to deposit sediments in this section after the creation of the loop, reducing the amount of incoming flow and, as a result, reducing the speed The flow in this section is caused by the division of the flow due to the two branches of the river upstream of this section.

    Keywords: Sediment transfer, moving bed, Unsteady flow, network of open channels, HEC-RAS mathematical model
  • Afsane Rahmati, Abbas Khashei-Siuki *, Mahdi Dastorani, Ali Shahidi Pages 165-173

    reenhouse conditions, the use of biochar on yield and yield components of cucumber and to determine the effect of water stress and biochar on cucumber yield components in Birjand region. Application of biochar in soil increases the yield of cucumber (Cucumis sativus) of Storm cultivar and the combined effect of water stress and biochar modulates the effect of water stress on reducing crop yield.

    Methods

    Due to the conditions in the greenhouse and the type of cultivation (stacks), this study was selected as a factorial in a randomized complete block design with three dehydration treatments and four biochar treatments. Drought stress has three levels of 100, 75, 50% water requirement. And biochar levels of zero, 2, 4, 6 grams per kilogram of soil are selected The type of cultivation is in the form of a stack or a stack in which a stack is selected and divided into equal plots. Based on the number of treatments and replications selected, 36 plots are required, each plot being 80 cm long and 40 cm wide. After preparing a suitable culture medium, two seeds were planted in each plot with a distance of 2 cm because if the seed did not germinate or was destroyed, another one could be used as an alternative. Then, all plots were irrigated automatically until the plants became four-leafed, and pest control operations were carried out equally and equally among all plots.

    Results

    The results show that biochar had a significant effect on cucumber height, cucumber diameter, cucumber weight, plant height, number of leaves and stem diameter at 1% level. It can be seen that water stress at the level of 1% had a significant effect on cucumber height, cucumber weight, number of leaves and stem diameter. But its effect on cucumber diameter index and plant height was not significant. In this experiment, the interaction effect of biochar and water stress at 1% level had a significant effect on cucumber height and cucumber weight and at 5% level on cucumber diameter and stem diameter, but its effect on plant height and number of leaves was not significant.

    Conclusions

    Drought stress was significant on cucumber height, cucumber weight, number of leaves and stem diameter at 1% level and had no effect on cucumber diameter and plant height indices. • The best performance in plant height, cucumber weight, number of leaves and stem diameter at I100 level. Consumption of 6 grams of biochar per kilogram of soil at the level of water stress, 100% water requirement had the highest yield on growth indices (cucumber height, cucumber weight) and at the level of 5% on stem diameter and cucumber diameter indices. The use of biochar on the indices of stem diameter, cucumber diameter, cucumber weight, cucumber height, number of leaves and plant height was positive and significant and the use of 6 g of biochar per kg of soil in all indicators has the highest yield for cucumber plant. The interaction effect of water stress and biochar was significant on cucumber height and cucumber weight indices at 1% level and on cucumber diameter and stem diameter indices at 5% level, but the interaction effect of stress and biochar on plant height and leaf area indices was not significant.

    Keywords: Bio charcoal, Drought stress, plant growth indices, Soil Improvement, Water consumption efficiency