به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب مجتبی قره محمودلو

  • سمیه خودنیا، مجتبی قره محمودلو*، نادر جندقی

    این پژوهش به منظور بررسی اثر تغییرات دبی رودخانه بر روی پارامترهای کیفی چاه های فلمن انجام شد. بدین منظور، بطور همزمان تعداد 10 نمونه آب رودخانه و 10 نمونه آب از دو چاه های فلمن کلاله در یک بازه زمانی پنج ماه برداشت شد. سپس با استفاده از روش های آماری و گرافیکی اثر تغییرات دبی رودخانه بر روی پارامترهای فیزیکوشیمیایی و میکروبی چاه های فلمن بررسی شد. نتایج آزمون های آماری نشان داد که بجز 6 پارامتر از 24 پارامتر کیفی مورد بررسی تفاوت معنی داری بین اغلب خصوصیات فیزیکوشیمیایی آب رودخانه و همچنین چاه های فلمنی که از رودخانه تغذیه می شود، وجود دارد. همچنین بررسی راندمان حذف توسط فیلتراسیون بستر رودخانه نشان داد که بیشترین میزان حذف مربوط به کدورت، کلی فرم کل و رنگ برای هر دو چاه می باشد. اگرچه در برخی از پارامترها نظیر شوری هیچ گونه تغییری دیده نشد. براساس نتایج آزمون همبستگی، غلظت 13 فاکتور کیفی در آب رودخانه دوغ وابسته به نوسانات دبی آن است. این رابطه بین تغییرات دبی رودخانه دوغ و کدورت، رنگ، سدیم و هدایت الکتریکی مستقیم، خطی و مثبت است. اما بین دبی رودخانه دوغ و کلی فرم کل رابطه مستقیم، خطی ولی منفی است. نتایج آزمون آماری جهت بررسی ارتباط معنی دار بین دبی رودخانه با پارامترهای کیفی چاه های فلمن نشان داد که 12 فاکتور کیفی چاه فلمن 1 وابسته به نوسانات دبی رودخانه می باشد. درحالیکه این تعداد به 8 فاکتور کیفی چاه فلمن 2 محدود می شود. باتوجه به دیاگرام های استیف، نمونه های مربوط به چاه های فلمن و رودخانه کاملا به مشابهه و دارای تیپ بی کربناته(مناطقه تغذیه) می باشد. همچنین با تغییر میزان دبی رودخانه تغییری در الگوی این دیاگرام برای رودخانه و چاه فلمن دیده نمی شود. باتوجه به دیاگرام دروف، جهت تکامل ژئوشیمیائی خاصی برای منابع آبی وجود ندارد و تجمع نمونه های مربوط به رودخانه دوغ و چاه های فلمن در یک نقطه می باشد.

    کلید واژگان: کیفیت آب, چاه فلمن, رودخانه دوغ, فیلتراسیون بستر رودخانه, دبی}
    Somaye Khodniya, M.GH.Mahmoudlo *, Nader Jandaghi
    Introduction

    In general, rivers have a hydraulic connection with aquifers and they affect each other quantitatively and qualitatively. River water percolates into the underground along its path and after passing through the subsurface layers, it feeds the aquifers. During the infiltration of water inside the layers, the concentration of contaminants in river water is reduced as a result of river bank filtration or because of some processes in the porous media. This makes the quality of the passing water inside the subsurface layers much better compared to the quality of the river water before infiltration and purification.In the east of Golestan Province and in the vicinity of the Doogh River, one of the main branches of the Gorganrud River, two Felmann wells have been drilled. The discharge of each Felmann Kalaleh wells is about 200 liters per second, which is equivalent to 5 deep wells drilled for drinking water in the Gorgan Plain. The water of these two Felmann wells is used to supply almost 20% of the water of the urban population of Gonbad Kavous. In addition, using the Felmann well method plays an important role in reducing water treatment costs (especially physical treatment). Therefore, the mentioned method can be of interest to water and sewage companies and water affairs located in the northern provinces of IranPrevious studies showed that Felmann Kalaleh wells have a good efficiency in improving the water quality of the Doogh River. However, the river discharge effect variations on the amount of water parameters extracted from Felmann Kalaleh wells is still unknown and needs to be investigated. Therefore, the investigation of the factors affecting the quality of the river water feeding the wells of Felmann Kalaleh, as well as its effect on the quality parameters of the wells, is important for the optimal and appropriate use of their water for drinking water. Hence, the current research is aimed to investigate the role of Doogh River discharge fluctuations and its effects on the water quality parameters of the river and Felmann well.

    Materials and methods

    Doogh River is one of the important sub-basins of Gorganroud River and it drains parts of the three provinces of Semnan, North Khorasan, and Golestan. A part of the Doogh River catchment located in Golestan province has many differences with other parts of the basin in Semnan and North Khorasan provinces in terms of climatic conditions, vegetation, geology, physiography, and geomorphology. It plays a very important role in the agriculture of the region in addition to controlling the floods in the east of Golestan Province. Therefore, the quantitative and qualitative study of Doogh River water is very important in terms of agriculture and drinking.In general, there are two Felmann wells in Kalaleh City, which play an important role in supplying drinking water to Gonbad Kavous City. These two wells were drilled by the water and sewerage company of the province in 2013 in the vicinity of the Doogh River (one of the main tributaries of the Gorganrud River) and in the vicinity of the two villages of Ajen and Qarakhoja. The approximate depth of these two wells is about 20 meters, the diameter of their main opening is about 3 meters, at the end of which 12 radial galleries with an approximate length of 30 meters are drilled, which bring water into the water supply network of Gonbad Kavous City with a flow rate of about 200 liters per second.In this research, for the physicochemical and microbial analysis of well and river waters, samples were taken simultaneously from Doogh River and Felmann Kalaleh wells following the existing standard methods. For this purpose, 10 samples of river water and 10 samples of each of Felmann Kalaleh wells were collected at the same time in a period of approximately five months from October 2019 to February 2019. Also, the discharge values of Doogh River were collected from the hydrometric station in the vicinity of Felmann wells.Correlation test was used at the probability level of 0.05 to investigate the relationship between discharge fluctuations with the physicochemical characteristics of Felmann wells and also the relationship between river discharge fluctuations with the river's physicochemical characteristics. All statistical tests were performed in MINITAB 17 software.

    Conclusion

    Results revealed that most of the values related to chemical parameters such TDS, sodium, calcium, etc. are within the permissible limit for drinking water according to the 1053 standard of Iran and World Health Organization (WHO). However, the amount of turbidity and total coliform is higher than the permissible limit and needs to be purified for use in the drinking sector.Based on the p-value of the paired T-test for only 6 factors (including TDS, fluoride, sodium, chloride, nitrite, and manganese) out of 24 qualitative factors between the physicochemical characteristics of river water and Felmann 1 and 2 wells that were collected simultaneously and, no significant difference was observed. But this difference is evident in 18 parameters. This indicates that the riverbank filtration as a result of processes suchas surface absorption, aerobic, and anaerobic decomposition by microorganisms and filtration of sediments was not effective on the values of TDS, fluoride, sodium, chloride, nitrite, and manganese parameters.Based on the results of the removal efficiency by riverbank filtration, most of the removal rate due to riverbank filtration is related to turbidity, total coliform, and color, respectively, at the rate of 97.52, 96.91 and 79.17 for well number 1. However, similar numbers were obtained for well No.2. Also, the results revealed that during the riverbank filtration, the amount of some parameters such as calcium, total hardness, etc. increased in Felmann well due to the change in water chemistry and interactions taking place in the active zone created in the river bed.

    Results:

     revealed that riverbank filtration played an important role in reducing some quality parameters, especially total coliform, turbidity, and color. But this amount has decreased significantly in nitrate. While some parameters such as bicarbonate and electricalconductivitynot only did not decrease much, but also slightly increased. This can be a result of change in water chemistry and the environment during the filtration process, as well as the change in pressure. Also, the mixing of water obtained from filtration with groundwater water can affect the concentration of these parameters.Investigation of the relationship between river water fluctuations and the physicochemical and microbial characteristics of river showed that 13 of 24 factors investigated include turbidity, color, TDC, total hardness, calcium hardness, chloride, bicarbonate, nitrate, calcium, magnesium, sodium, potassium, and total coliform. There is a significant relationship between the values of these 13 qualitative factors and the Felmann well, and for 11 qualitative factors, no significant relationship was observed between discharge fluctuations and the quality characteristics of river water.As expected, there is a direct, linear, and positive relationship between the changes in Doogh river discharge with turbidity, color, sodium, and electrical conductivity. This relationship indicates the existence of geological formations such as marl and clays containing evaporite minerals in a large area of sub-basins of this river in North Khorsan and Semnan Provinces, which the intensification of rainfall and the subsequent increase in the discharge of the Doogh River cause the dissolution of this formations in water, and consequently, increase in the amount of dissolved and suspended solids in Doogh River water.Contrary to the mentioned parameters, the changes between Doogh River discharge and total coliform of whole relationship are direct, linear but negative. So, with the increase in flow rate, the amount of total coliform of Doogh River decreases significantly.The results of the correlation test, to investigate the significant relationship between the river discharge and the physicochemical characteristics of Felmann well, revealed that the value of 12 factors out of 24 factors investigated in Felmann number 1 including turbidity, color, EC, TDC, total hardness, calcium hardness, ammonia, fluoride, calcium, magnesium, COD, and total coliform are dependent on river discharge fluctuations. For 12 other qualitative factors, including nitrate, nitrite, pH, sodium, potassium, etc., no significant relationship between discharge fluctuations and qualitative characteristics was observed for this well.The results of the above test for well number 2 showed that only in 8 of the 24 investigated factors, including turbidity, color, total hardness, calcium hardness, calcium, magnesium, COD, and total coliform, a significant relationship between these parameters and discharge fluctuations was observed. In Felmann number 2, for 16 other factors, no significant relationship between flow fluctuations and qualitative characteristics was observed.Based on Durov Diagram, there is no specific geochemical evolution direction for water resources, and the distribution of samples related to Doogh River and Felmann wells is at the same location. Water type of samples is bicarbonate type in the recharge areas (margins of the heights). Based on the rectangle related to pH, the value of this parameter in Doogh River (7.75-7.85) is slightly higher than in Felmann wells (>7.55). It seems that after the river bank filtration, the value of this parameter decreases due to the processes that occur in the active zone.

    Keywords: Water Quality, Felmann Well, Doogh River, River Bank Filtration, Discharge}
  • مجتبی قره محمودلو*، تارا ستوده نیا
    زمینه و هدف
    در استان گلستان آب های زیرزمینی منبع اصلی آب شرب می باشد. از این رو پژوهش حاضر به منظور ارزیابی خطر سلامت غیر سرطانی نیترات و فلوراید در منابع آب شرب استان گلستان انجام شد. 
    مواد و روش ها
    در این پژوهش، آنالیز فیزیکوشیمیایی 139 حلقه چاه آب شرب در دو فصل بهار و پاییز از اداره آب و فاضلاب استان جمع آوری شد. سپس تغییرات پارامترهای کیفی به همراه عوامل موثر بر شیمی منابع آبی بررسی شد. درنهایت جهت ارزیابی خطر سلامت برای نیترات و فلوراید از دو شاخص آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا محاسبه شد. 
    یافته ها
    حداکثر غلظت نیترات در برخی از شهرهای استان گلستان بالاتر از حد مجاز استانداردهای آب شرب ایران 1053 و سازمان بهداشت جهانی می باشد اما میزان تغییرات فلوراید در اکثر شهرهای استان پایین تر از رنج استاندارهای داخلی و خارجی است. ضریب خطر نیترات محاسبه شده برای کودکان در برخی از شهرهای استان بیش از یک می باشد. اما برای بقیه گروه های سنی کوچکتر از یک می باشد. شهر خان ببین کمترین مقدار ضریب خطر نیترات را در بین شهرهای استان دارد. همچنین مقدار ضریب خطر در پاییز اندکی افزایش یافته است. نتایج حاصل از ارزیابی ریسک سلامت فلوراید منابع آبی استان گلستان در بهار و پاییز برای تمامی گروه های سنی نوزادان، کودکان، نوجوانان و افراد بالغ کمتر از یک می باشد.
    نتیجه گیری
    نتایج ارزیابی ریسک سلامت نیترات و فلوراید نشان داد که کودکان نسبت به بزرگسالان در برخی از شهرها نسبت به نیترات در معرض خطر قرار دارند. اگرچه مقدار پایین فلوراید در منابع آب شرب استان احتمال پوسیدگی دندان را افزایش می دهد.
    کلید واژگان: آب زیرزمینی, آب شرب, نیترات, فلوراید, ارزیابی ریسک سلامت}
    Mojtaba G.Mahmoodlu *, Tara Sotoudehnia
    Background and
    Purpose
    Groundwater serves as the primary drinking water source in Golestan Province. Therefore, this study aims to assess the non-cancerous health risks associated with nitrate and fluoride in the province's drinking water sources. 
    Materials and Methods
    Physicochemical data from 139 drinking water wells were obtained from the Golestan Province Water and Wastewater Company during the spring and autumn. Significant ion variations were analyzed, and factors influencing the chemistry of drinking water sources in Golestan Province were investigated. Non-carcinogenic health risks posed by nitrate and fluoride were assessed using two indicators provided by the United States Environmental Protection Agency. 
    Results
    The maximum nitrate concentration in certain Golestan Province cities exceeds the Iranian drinking water standards (1053) and the World Health Organization's limits. However, fluoride levels in most cities fall below the range stipulated by domestic and international standards. The nitrate risk factor for children in select cities exceeds one, while it remains below one for other age groups. Notably, Khan Bebin City exhibits the lowest nitrate risk factor among the province's cities. Additionally, risk factor values show a slight increase during the autumn season. Non-cancerous health risk assessments for fluoride in drinking water sources across Golestan Province during spring and autumn indicate risk values below one for all age groups, including infants, children, teenagers, and adults. 
    Conclusion
    The health risk assessments for nitrates and fluorides indicate that children in certain cities face a higher risk from nitrates than adults. Moreover, the low fluoride levels in the province's drinking water sources increase the likelihood of tooth decay.
    Keywords: Groundwater, Drinking water, Nitrate, Fluoride, Health Risk Assessment}
  • نادر جندقی*، مجتبی قره محمودلو، حجت قربانی واقعی

    برای انجام این تحقیق، پس از بررسی های اولیه اجزای واحد ارضی به عنوان واحد کاری در محدوده مورد مطالعه انتخاب شد. برای این منظور 48 نمونه از خاک سطحی در عمق 10-0 سانتی متر جمع آوری شد. ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک شامل بافت و دانه بندی ذرات خاک، آهک خنثی و ماده آلی در آزمایشگاه و ساختمان خاک در صحرا اندازه گیری شد. هدایت هیدرولیکی اشباع خاک با استفاده از روش بارافتان در نمونه خاک مغزه گیری شده (استوانه ای به قطر 5 و ارتفاع 5 سانتی متر) اندازه گیری شد. سپس مقادیر فرسایش پذیری خاک با 5 روش نموگراف ویشمایر و اسمیت، روش توری، روش واعظی، روش شیرازی و شبیه ساز باران تعیین شد. سپس با استفاده از شاخص های MAD، RMSE و MAPE، دقت و صحت مدل ها مقایسه شد. نتایج نشان داد که مدل واعظی بیشترین دقت را برای تعیین فرسایش پذیری خاک در حوزه آبخیز عرب قره حاجی دارد (RMSE=0.00225)، اما این روش فرسایش پذیری خاک را 34 درصد کمتر از مقدار واقعی برآورد می کند. بعد از روش واعظی، روش شیرازی برای برآورد عامل فرسایش پذیری خاک مناسب تر بوده است (RMSE=0.03600). نتایج همچنین نشان داد که سه روش شیرازی، توری و نموگراف ویشمایر و اسمیت برای تعیین فرسایش پذیری خاک به ترتیب 2/11، 9/21 و 6/18 برابر نسبت به داده های واقعی بیش برآوردی داشته است.

    کلید واژگان: فرسایش پذیری خاک, روش توری, روش شیرازی, روش واعظی, اراضی لسی}
    Nader Jandaghi *, Mojtaba G.Mahmoodlu, Hojat Ghorbani Vagheie
    Introduction

    Currently, soil erosion is considered one of the important environmental problems in Iran's watersheds. Accurate estimation of sedimentation and soil erodibility is very important for the protection and management of natural resources. Soil erodibility indicates the potential ability of soil to erode, and its increase is considered a serious threat to the stability and production capacity of agricultural lands. Measuring soil erodibility by direct method is expensive and time-consuming, and nowadays indirect methods are used to determine it. One of the most common indirect methods for estimating this parameter is the use of the Wischmeier and Smith nomograph, which was developed for non-calcareous soils. However, the majority of the soils in Iran is calcareous and the use of the nomograph method does not provide a correct estimate of the amount of erodibility. Loess is one of the most important Quaternary sedimentary formations in northeastern Iran, which consists of a relatively high percentage of lime. Therefore, the main goal of current research is to determine the most suitable indirect model to determine soil erodibility in Loess lands with the origin of calcareous sediments.

    Methodology

    In the current study, Arab-Qara-Haji watershed with an area of 2596 hectares located in the east of Golestan province was selected as a typical loess area. The average annual precipitation of this watershed is 489 mm and it has a moderate semi-arid climate. This area is one of the sedimentary basins of Kopeh-Dagh zone related to the Jurassic period and consists of limestone and loess sediments. Based on the field studies, three main types of soil including hills (67.1%), loess plateaus (20.6%) and river terraces (12.3%) were identified in this watershed and the land unit was selected as working units. For this purpose, 48 surface samples (0-10 cm depth) were collected from each part of the land unit. In this research, two series of samples were taken from each section. The first series of samples was used to determine the soil physicochemical properties and the second series was sampled by a special cylinder to determine the soil saturated hydraulic conductivity using the falling head method. In the laboratory, soil texture was determined by hydrometric method (D<0.075), soil granularity by sieve analysis (D>0.075), soil organic matter by wet burning method and neutral lime percentage by Nelson method. The experience of the soil expert of this research was used to determine the soil structure in field. Then, soil erodibility was estimated using four indirect methods, including Weishmeier and Smith nomograph, Torri, Shirazi, and Vaezi. In this study, the soil actual erodibility was measured using rain simulator in the field (in plots of 1 m2). Then the validation of the models was performed using three standard indices MAD, RMSE and MAPE and the most appropriate model was selected.

    Results

    Soil texture assessment in this watershed revealed that around 90 percent of soil samples have silt loam texture and the rest of samples has loam one. Also, the average lime in study area was estimated about 29%. The high percentage of lime (29%) and silt (60%) in this watershed has greatly increased the tunnel erosion probability. The validation results of the used models revealed that the use of the Vaezi method to estimate the soil erodibility factor in the loess lands of the study area has the highest accuracy (RMSE=0.00225). However, it is less estimated than the actual values. These results were confirmed in all 3 soil types of Arab-Qara-Haji watershed. After Vaezi model, Shirazi model (RMSE=0.03600) is more suitable than other models to estimate the soil erodibility factor in the loess lands of the area. This model has overestimated in all three types of soil including hill, loess plateau, and alluvial terrace, which is 11.2 times higher than the actual data from the rain simulator in the Arab-Qara-Haji watershed. After the Vaezi and Shirazi models, Wischmeier nomograph and Torri models, respectively, have a weaker performance in determining the soil erodibility factor in the limestone lands of the study area. Like the Shirazi method, Wischmeier nomograph and Tori methods have overestimated the soil erodibility factor. In the study area, this increase has been18.6 and 21.9 times higher than the actual data for Wischmeier nomograph and Torri models, respectively.

    Conclusion

    The present research results revealed that the use of Vaezi model to estimate soil erodibility in loamy lands with a high percentage of neutral lime is more appropriate compared to other used models. Based on the Vaezi and colleagues model, if the amount of neutral lime in the soil is less than 13%, it has a controlling role on the soil erodibility factor. While, this model is not able to estimate the soil erodibility in areas with neutral lime more than 30%. Therefore, for a number of soil samples in which the neutral lime was above 30%, the Vaezi model was not able to calculate the soil erodibility factor. It seems that currently, for the areas where the percentage of neutral lime in the surface soil is less than 30%, the use of the Vaezi model is more suitable than other models. It is suggested to recalibrate and update the Vaezi model for areas where the percentage of lime is more than 30%. The present research results revealed that the use of Vaezi model to estimate soil erodibility in loamy lands with a high percentage of neutral lime is more appropriate compared to other used models. Based on the Vaezi and colleagues model, if the amount of neutral lime in the soil is less than 13%, it has a controlling role on the soil erodibility factor. While, this model is not able to estimate the soil erodibility in areas with neutral lime more than 30%. Therefore, for a number of soil samples in which the neutral lime was above 30%, the Vaezi model was not able to calculate the soil erodibility factor. It seems that currently, for the areas where the percentage of neutral lime in the surface soil is less than 30%, the use of the Vaezi model is more suitable than other models. It is suggested to recalibrate and update the Vaezi model for areas where the percentage of lime is more than 30%.

    Keywords: Soil erodibility, Torri Model, Shirazi Model, Vaezi Model, Loess lands}
  • یول آمان ناظری، نادر جندقی*، مجتبی قره محمودلو، مجید عظیم محسنی
    سابقه و هدف

    در کشور ایران شرایط اقلیمی به گونه ای است که حتی در پربارانترین مناطق کشور، به منابع آب زیرزمینی نیاز است و همه ساله این نیاز بیشتر میشود. از آنجا که آبهای زیرزمینی یکی از ارزشمندترین منابع آب در کشور ایران بهشمار میروند، پیش بینی تغییرات آن به منظور بهره برداری بهینه با هدف توسعه پایدار بسیار ضرورت است. یکی از پیچیده ترین فرآیندهای هیدرولوژیکی در طبیعت، فرآیند بارش-تراز آب زیرزمینی است که متاثر از پارامترهای مختلف فیزیکی و هیدرولوژیکی است. اگرچه مدل های مختلفی برای پیش بینی تغییرات تراز آب زیرزمینی با استفاده از الگوی بارش ارایه شده است اما به مدل تابع انتقال کمتر توجه شده است. از این رو هدف اصلی این پژوهش معرفی و استفاده از مدل تابع انتقال جهت پیش بینی تراز آب زیرزمینی ماهانه با استفاده از آمار بارش و مقایسه نتایج آن با مدل های شبکه عصبی-فازی و شبکه عصبی مصنوعی می باشد.

    مواد و روش ها

    در پژوهش حاضر از آمار 30 ساله (1400-1371) ایستگاه های هواشناسی و چاه های مشاهده ای در 3 حوضه آبخیز گالیکش، رامیان و محمدآباد جهت مدل سازی بارش-تراز آب زیرزمینی استفاده شد.سپس، با توجه به اینکه سال های نزدیک تر به زمان حال اطلاعات دقیق تری از وضعیت این زمان دارند، سال ها به صورت فرآیند پیش رو در شبکه های عصبی مصنوعی در نظر گرفته شد. برازش مدل و پیش بینی مقادیر تراز آب زیرزمینی با استفاده از داده های بارش برای 12 ماه آینده به کمک سه مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، شبکه عصبی-فازی (ANFIS) و تابع انتقال (TF) انجام شد. برای این منظور از نرم افزارهای MINITAB SAS, SPSS, و R استفاده شد. در مرحله بعد اعتبارسنجی مقادیر پیش بینی شده توسط مدل ها با استفاده از 3 شاخص میانگین قدرمطلق فاصله (MAD)، ریشه مربع میانگین خطا (RMSE) و میانگین قدرمطلق درصد خطا (MAPE) مورد ارزیابی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج حاصل از نمودارهای خودهمبستگی نگار تراز آب زیرزمینی چاه ها نشان داد، تمامی سری های زمانی دارای روند فصلی با دوره 12 ماهه هستند. بر اساس نمودارهای خودهمبستگی متقابل نیز مشخص شد که اثر مستقیم بارش بر تراز آب زیرزمینی در دو حوضه آبخیز گالیکش و محمدآباد با تاخیر 3 ماهه و در حوضه آبخیز رامیان با تاخیر یک ماهه انجام شده است. نتایج اعتبارسنجی مدل ها با کمک 3 شاخص MAD، RMSE و MAPE نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی جهت پیش بینی تراز آب زیرزمینی با استفاده از داده های بارش ماهانه در هر 3 حوضه آبخیز مورد بررسی دارای مناسب ترین عملکرد می باشد (RMSE=0.0778, 0.0243, 0.0532m) و مدل شبکه عصبی-فازی (RMSE=0.1841, 0.0832, 0.1012m) در رتبه دوم قرار دارد. اگرچه مدل تابع انتقال نسبت به دو روش دیگر دقت کمتری داشت (RMSE=0.5711, 0.5023, 0.3234m)، اما این مدل در برازش مقادیر تراز آب زیرزمینی ماهانه عملکرد مناسبی داشته است. این مدل در شناسایی تاخیر در تاثیرگذاری بین متغیرهای ورودی و خروجی و همچنین بیان مدلی که می توان بر اساس آن نحوه اثرگذاری بارش را به صورت یک مدل بیان کرد، بسیار موثر است.

    نتیجه گیری

    نتایج این پژوهش نشان داد که برای پیش بینی تراز آب زیرزمینی با کمک مقادیر بارش ماهانه، می توان از هر 3 مدل شبکه عصبی مصنوعی، شبکه عصبی-فازی و تابع انتقال استفاده کرد. برای 3 مدل مورد استفاده بیش برآوردی و کم برآوردی پیوسته که باعث افزایش خطا و کاهش عملکرد مدل ها می شود، مشاهده نشد. همچنین هر 3 مدل در تشخیص روندها و تغییرات داده ها عملکرد مناسبی دارند. با این وجود عملکرد مدل شبکه عصبی مصنوعی نسبت به دو مدل دیگر از دقت بالاتری برخوردار است. علاوه بر این هنگامی که از عملکرد پیش رو در مدل سازی شبکه عصبی مصنوعی استفاده می شود نسبت به حالتی که از سری کامل داده ها استفاده می شود، کارایی مدل به نحو چشمگیری بهبود می یابد.

    کلید واژگان: تراز آب زیرزمینی, بارش, شبکه عصبی مصنوعی, شبکه عصبی-فازی, تابع انتقال}
    Youl Aman Nazeri, Nader Jandaghi *, Mojtaba G.Mahmoodlu, Majid Azimmohseni

    In Iran, the climatic conditions are such that even in the rainiest areas of the country, there is a need for groundwater resources, and this demand is increasing every year. Since, groundwater is one of the most valuable water resources in Iran, it is very necessary to predict its changes in order to use it optimally with the aim of sustainable development. One of the most complex hydrological processes in nature is the rainfall-groundwater level process, which is affected by various physical and hydrological parameters. Although, various models have been presented to predict the changes in the groundwater level using the rainfall patterns, but less attention has been paid to the transfer function model. Hence, the main objective of this research is to introduce and use the transfer function (TF) model to predict the monthly groundwater level using rainfall data and to compare its results with ANFIS and Artificial Neural Network (ANN) models.In the present study, 30-year data (1992-2021) of meteorological stations and observation wells in 3 watersheds of Galikesh, Ramian and Mohamadabad were used to model the rainfall and groundwater level. of the Gorganroud river basin.Then, considering that the years closer to the present time have more accurate information about the situation of this time, the years were considered as a forward process in artificial neural networks. The model fitting and prediction of the groundwater level values using rainfall data for the next 12 months was performed with applying three models: Artificial Neural Network (ANN), Adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS), and transfer function (TF). For this purpose, MINITAB SAS, SPSS, and R software were used. Next step, the validation of the values predicted by the models was evaluated using three indices Mean Absolute Distance (MAD), Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Absolute Percentage Error (MAPE).The results of the autocorrelation plots of the groundwater level of the wells revealed that all time series have a seasonal trend with a period of 12 months. Based on the cross-correlation plots, it was also found that rainfall has direct effect on the groundwater level in the two watersheds of Galikesh and Mohamadabad with lag time of three months and in the Ramian watershed with a delay of one month. The validation results of the models using three indexes MAD, RMSE and MAPE revealed that the artificial neural network model for predicting the groundwater level using monthly rainfall data in all three investigated watersheds had the most appropriate performance (RMSE=0.0778, 0.0243, 0.0532m) and the ANFIS model is ranked second (RMSE=0.1841, 0.0832, 0.1012m). Although the transfer function model was less accurate than the other two methods (RMSE=0.5711, 0.5023, 0.3234m), but this model has performed well in fitting the monthly groundwater level values. This model is very effective in identifying the delay in the impact between the input and output variables, as well as expressing the model based on which the impact of rainfall can be expressed as a model.The results of this research show that all three models of artificial neural network, ANFIS and transfer function can be used to predict the groundwater level using monthly rainfall values. Consecutive overestimation and underestimation, which increases the error and decreases the performance of the models, was not observed for the three used models. Also, all three models perform well in detecting trends and data changes. However, the artificial neural network model is more accurate than the other models. In addition, when forward process is used in artificial neural network modeling, compared to the case where the complete series of data is used, the efficiency of the model is significantly improved.

    Keywords: groundwater level, Rainfall, Artificial neural network, ANFIS, Transfer Function}
  • مجتبی قره محمودلو*، جواد شیرزادنیا

    برای ارزیابی و مقایسه خصوصیات هیدروژیوشیمیایی برخی از چشمه ها و چاه های شرق دشت گرگان، از داده های هشت چشمه و چهارده چاه در یک دوره ده ساله (1394-1384) استفاده شد. در این پژوهش برای شناسایی فرایندهای هیدروژیوشیمیایی حاکم، منشا نمک ها محلول و آلودگی منابع آب زیرزمینی از دیاگرام های هیدروژیوشیمیایی، نسبت های یونی و نمودارهای ترکیبی استفاده شد. نتایج نشان داد که در نود درصد پارامترهای فیزیکوشیمیایی مورد بررسی، بین چاه ها و چشمه ها اختلاف معنی داری وجود ندارد. با توجه به توزیع مکانی پارامتر های هیدروشیمیایی، غلظت اکثر پارامترها در جهت جریان آب زیرزمینی در حال افزایش است؛ به طوری که میزان هدایت الکتریکی از 504 تا 4371 میکروموس تغییر می کند. نتایج نشان داد که Mg-HCO3، تیپ غالب آب و دو رخساره Ca-Mg-CO3-HCO3 و Mixed Ca-Mg-Cl-SO4 به ترتیب بیشترین فراوانی را در منابع آبی دارد. براساس دیاگرام گیبس، واکنش آب سنگ عامل اصلی در تغییر پارامترهای هیدروژیوشیمیایی در منابع آبی مورد مطالعه است. نتایج حاصل از نسبت های یونی و نمودارهای دو متغیره نشان داد که سنگ های آهکی و نفوذ آب شور، مهم ترین منابع تغذیه کننده آب زیرزمینی است. همچنین فرایند تبادل یونی نسبت به فرایند تبادل یونی معکوس، در میزان غلظت نهایی عناصر اصلی در آب زیرزمینی نقش موثرتری دارد. نتایج بررسی نمودارهای NO3/Cl و HCO3/Cl در مقابل Cl نشان داد که فعالیت های انسانی و نفوذ آب شور لایه های زیر سطحی به داخل آب زیرزمینی، در تغییر و تکامل هیدروژیوشیمیایی آب زیرزمینی نقش مهمی دارد.

    کلید واژگان: آب زیرزمینی, آلودگی, تکامل هیدروژئوشیمیایی, فرایندهای تبادل یونی, نسبت های یونی}
    Mojtaba G.Mahmoo*, Javad Shirzadnia
    Introduction

    Groundwater is one of the most important water resources that is always used by humans in different sectors. The composition and chemical quality of groundwater sources are always threatened by natural factors such as climate, soil type, geology, topography, precipitation and evaporation, as well as human factors such as population growth, extensive agricultural activities, and industrial development. Hence, hydrogeochemical researches can provide very detailed information about the effect of the aquifer materials of the study area, the route of recharge and discharge, the areas of evaporation from the groundwater, the effect of surface water on the groundwater of the region, as well as its quality in various uses for decision makers. This research  was conducted to 1) compare and determine the significant difference (using the paired samples t-test) between physicochemical parameters in the statistical period under review (between wells and springs), 2) use geochemical ion ratios in order to discover the origin of ions and influencing processes that are responsible to alter the concentration of ions in the studied water resources, 3) investigate and identify the ion exchange process (normal and reverse) using chloro-alkaline indices and some hydrogeochemical graphs, and 4) identify saline water intrusion from subsurface layers or human pollution into the groundwater sources.

    Methodology

     In this study, 14 piezometric wells in the eastern part of Gorgan plain and 8 springs located in the heights between the cities of Ramyan, Minoodasht, Kalaleh and Gonbad were selected for hydrogeochemical study for which hydrogeochemical processes and qualitative changes of physicochemical parameters results (including Ca, Mg, Na, K, HCO3, Cl, SO4, TDS, pH and EC) were used over a period of 10 years. To compare and determine significant differences between physicochemical parameters in the statistical period under study between wells and springs, paired samples t-test and analysis of variance were performed in Minitab software. Before performing the paired sample t-test, normality of the data was checked using the Anderson-Darling test. In  paired samples t-test, if the p-value estimated by the software is greater than or equal to 0.05, with a probability of 95%, the hypothesis H0, which means that there is no significant difference between the average of the investigated treatments, is accepted and the hypothesis H1 is rejected. However, if the calculated p-value is less than 0.05, the hypothesis H0 is rejected with a probability of 95% and the hypothesis H1, which means that there is a significant difference between the averages of the investigated treatments, is accepted. Next, the maps related to the spatial changes of the groundwater parameters were plotted in the GIS environment and by using the IDW method, and then the trend of their changes in the studied area was interpreted. Aq.QA software was also used to better analyze the hydrogeochemical data and to draw the stiff and piper diagrams. Finally, to identify the factors governing changes in groundwater quality and also to investigate the relationships between variables, Gibbs diagram, ion ratios, and compositional diagrams have been used. All the mentioned graphs were prepared using Excel software.

    Results

       The spatial distribution of hydrochemical parameters showed that the concentration of most physicochemical parameters due to groundwater flow (from west to northwest) is increasing. The results of the investigation of the water type in the springs showed that magnesium bicarbonate (Mg-HCO3) is the dominant type of water in the studied springs. Unlike springs, a wide range of water type is observed in piezometric wells (Mg-HCO3, Mg-Cl, Na-Cl and Na-HCO3). Also, Ca-Mg-CO3-HCO3 bicarbonate facies and then mixed Ca-Mg-Cl-SO4 facies are the most abundant in water resources. Based on the distribution of water source samples in the Gibbs diagram, the chemical composition of all the samples, except for one sample related to the well, is controlled by the reservoir rock of springs or piezometric wells in the plain. Since the main ions show a linear relationship with TDI, it can be concluded that there is a possibility of intrusion of saline water containing sodium and chlorine ions or dissolution of halite minerals in the groundwater of the plain. The results of ion ratios showed that groundwater is recharged by dolomite, dolomite-limestone, and lime-dolomite formations associated to different geological periods is the main factor controlling hydrogeochemical parameters in the springs. But in the observation wells of the plain, in addition to the above cases, the weathering of silicates and the small intrusion of saline water into the ground water table have caused changes in hydrogeochemical parameters. The results of ion exchanges showed that the normal ion exchange process has a more effective role than the reverse ion exchange process in final concentration of main elements in the groundwater of studied water sources.

    Discussion & Conclusions

    The changes in the concentration of ions in the springs are much less than the observed wells in the plain. Bicarbonate is the dominant anion in both well and spring water sources. Nevertheless, in the two wells no. 3 and 10 chloride ions prevail, which can be caused by the intrusion of saline water from the lower layers into the groundwater. Based on the spatial distribution of the physicochemical parameters, the concentration of most of the parameters in the direction of the groundwater flow is increasing due to the presence of layers with poor quality, the infiltration of urban sewage and agricultural effluents, as well as the intrusion of saline water from the subsurface layers. The investigation of the water type of the springs shows that magnesium bicarbonate is the predominant water type. Therefore, it can be concluded that the reservoir rock that recharges the springs is more than dolomite limestone. Similar to the springs, all the wells drilled on the edge of the highlands have the dominant type of magnesium bicarbonate. But by moving away from the mountain front and changing the concentration of some ions due to environmental and human factors, the type of groundwater becomes more diverse. Based on the composition graphs, it can be concluded that there is a possibility of intrusion of saline water containing sodium, magnesium, sulfate and chloride ions or the dissolution of some minerals such as halite and gypsum sulfate, especially in the groundwater of the plain. The results the ionic ratios related to the intrusion of salt water in water resources show the good quality of the groundwater and the recharge of the aquifer by limestone formations. Considering that the springs are located in the groundwater recharge area (fresh water), they are less affected by human pollution and, as a result, they have better chemical quality. On the other hand, the wells situated in the plain, due to human activities such as the excessive use of nitrogen fertilizers for agricultural products and the infiltration of urban or domestic sewage into the aquifer along with the intrusion of saline water into the groundwater in some areas of the plain show a greater tendency to become salty.

    Keywords: Groundwater, Contamination, Hydrogeochemical evolution, Ion exchange processes, Ion ratios}
  • مجتبی قره محمودلو، جواد شیرزادنیا*

    پژوهش حاضر به منظور ارزیابی و مقایسه کیفیت منابع آب زیرزمینی (چشمه و چاه) بخش شرقی دشت گرگان از نظر قابلیت شرب و آبیاری در یک دوره 10 ساله انجام شد. در این تحقیق از نتایج آنالیز شیمیایی 14 چاه و 8 چشمه استفاده شد. از شاخص کیفیت آب (WQI)، دیاگرام شولر و برخی معیارها و استاندارها برای ارزیابی کیفی منابع آب شرب استفاده شد. در بخش آبیاری از هدایت الکتریکی، نسبت خوردگی، نسبت منیزیم، نسبت جذب سدیم، درصد سدیم محلول، نسبت نفوذپذیری و نسبت کلی استفاده شد. سپس پهنه بندی برخی از پارامترها و شاخص های موثر در هر بخش در محیط GIS و با استفاده از روش IDW انجام شد. براساس میزان شاخصWQI ، کیفیت تمامی چشمه ها و چاه های حاشیه ارتفاعات در رده عالی قرار می گیرد اما با دور شدن از دشت کیفیت برخی از چاه ها از خوب تا ضعیف متغیر است. براساس غلظت برخی از پارامترهای هیدروشیمیایی، استانداردها و دیاگرام شولر به جز یک چاه مابقی منابع آب مورد مطالعه از کیفیت مناسبی برای شرب برخوردار هستند. در بخش آبیاری، براساس دیاگرام ویلکوکس، نسبت جذب سدیم، خطر شوری، شاخص کربنات سدیم باقی مانده و نسبت کلی، آب چاه های غرب منطقه می بایست با احتیاط استفاده شود. به طورکلی کیفیت آب چشمه ها در هر دو بخش شرب و آبیاری به مراتب بهتر از آب چاه ها می باشد.

    کلید واژگان: آب زیرزمینی, دیاگرام شولر, نسبت خوردگی, دیاگرام ویلکوکس, شاخص کیفیت آب}
    Mojtaba Gharemahmoodlu, Javad Shirzadnia *

    The present study was conducted in order to evaluate and compare the quality of underground water resources (springs and wells) in the eastern part of Gorgan Plain in terms of potability and irrigation in a 10-year period. In this research, the results of chemical analysis of 14 wells and 8 springs were used. Water quality index (WQI), Schuler's diagram and some criteria and standards were used to evaluate the quality of drinking water sources. Electrical conductivity, corrosion ratio, magnesium ratio, sodium absorption ratio, soluble sodium percentage, permeability ratio and overall ratio were used in the irrigation section. Then, the zoning of some effective parameters and indicators in each section was done in the GIS environment using the IDW method. Based on the WQI index, the quality of all springs and wells on the edge of the highlands is in the excellent category, but as you move away from the plain, the quality of some wells varies from good to poor. Based on the concentration of some hydrochemical parameters, standards and Schuler's diagram, except for one remaining well, the studied water sources are of suitable quality for drinking. In the irrigation sector, based on the Wilcox diagram, sodium absorption ratio, salinity risk, residual sodium carbonate index and overall ratio, water from wells in the west of the region should be used with caution. In general, the quality of spring water in both drinking and irrigation sectors is much better than well water.

    Keywords: Groundwater, Schoeller diagram, Corrosion Ratio, Wilcox Diagram, Water Quality Index}
  • مجتبی قره محمودلو*، مصطفی رقیمی، مریم رمضانی مجاوری

    زمینه و هدف:

     فلوراید، یکی از یون های مهم در آب شرب است که در غلظت های کم و یا زیاد باعث بروز برخی مشکلات در رابطه با سلامت انسان نظیر پوسیدگی دندان، فلویوروسیس دندانی و یا فلویوروسیس اسکلتی می شود. پژوهش حاضر با هدف بررسی غلظت فلوراید و همچنین عوامل موثر در پراکندگی میزان فلوراید در منابع تامین آب شرب استان گلستان انجام شد.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه با توجه به نحوه پراکندگی نهشته های لسی، استان گلستان به چهار منطقه تقسیم بندی شد. در مرحله بعد نمونه های مربوط به آب زیرزمینی از این مناطق جمع آوری و پارامترهای شیمیایی نظیر TDS، HCO3-، Cl-، SO42-، NO3-، NO2-، F-، PO42-، Ca2+، Mg2+، Na+، K+ وFe2+ آنالیز شدند. پس از بررسی های هیدروژیوشیمیایی و آماری، ارتباط بین فلوراید با نهشته های لسی و برخی پارامترهای شیمیایی بررسی شد.

    یافته ها

    نتایج مربوط به مناطق چهارگانه نشان داد، میزان فلوراید ارتباط مستقیم با گسترش نهشته های لسی دارد؛ به طوری که در منطقه 1 شامل شهرهای مراوه تپه، کلاله و گنبد با بیشترین پراکندگی نهشته های لسی، میزان فلوراید بیش از مناطق دیگر بود. یون فلویور با برخی یون ها نظیر کلسیم، بی کربنات، آهن، سدیم و فسفات همبستگی بالایی داشت. همچنین همبستگی بالایی بین هدایت الکتریکی به عنوان پارامتر شوری و غلظت فلوراید در آب زیرزمینی و دیگر منابع آبی در استان وجود داشت؛ به طوری که با افزایش شوری، میزان فلوراید در منابع آبی استان افزایش چشم گیری داشت. بر اساس نمودار گیبس، واکنش آب- سنگ ، عامل اصلی کنترل کننده شیمی آب زیرزمینی و در نتیجه، محتمل ترین عامل برای ورود فلوراید به آب زیرزمینی در محدوده مورد مطالعه می باشد.

    نتیجه گیری

    سیمان شیمیایی لس ها به همراه برخی کانی های رسی، منشا اصلی فلوراید در منابع آب زیرزمینی در منطقه 1 با بیشترین پراکندگی نهشته های لسی است. آب شور لایه های تحتانی و نفوذ آنها به سفره های آب شیرین منطقه را می توان به عنوان منشا دوم فلوراید در دشت گرگان به حساب آورد.

    کلید واژگان: آب آشامیدنی, فلوراید, نهشته های لسی, هیدروشیمی, شوری}
    Mojtaba G.Mahmoodlu *, Mostafa Raghimi, Maryam Ramezani Mojaveri
    Background and purpose

    Fluoride is one of the important ions in drinking water, which in low or high concentrations causes some problems related to human health, such as tooth decay, dental fluorosis, or skeletal fluorosis. Present study was carried out to investigate the fluoride concentration as well as the effective factors in the fluoride distribution in drinking water supply sources of Golestan province.

    Materials and Methods

    For this purpose, Golestan province was divided into four regions according to the distribution of loess. Next, groundwater samples from these areas were collected and chemical parameters of TDS, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, F-, PO42-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ and Fe2+analyzed. After hydrogeochemical and statistical assessment, the relationship between fluoride and loess deposits and some physicochemical parameters were investigated.

    Results

    Results of four regions showed that the fluoride amount is directly related to the loess deposits spread, so that in region 1 including Maraveh Tappeh, Kalaleh, and Gonbad there is the most spread of loess deposits, the fluoride amount is more than other areas. Results revealed that high correlation of fluoride with some ions such as calcium, bicarbonate, iron, sodium, and phosphate. Also, there is a high correlation between electrical conductivity as a salinity parameter and fluoride concentration in groundwater. So, an increase in salinity, the fluoride amount in the province's water resources has increased significantly. Water-rock reaction is the main factor controlling the groundwater chemistry and as a result, most possible factor for the fluoride leaching into groundwater.

    Conclusion

    Chemical cement of loess along with some clay minerals is the main source of fluoride in groundwater sources in region 1 with the most spread of loess deposits. Saline water of the lower layers and their intrusion into the fresh water aquifer can be considered as the fluoride second source in Gorgan Plain.

    Keywords: Drinking water, Fluoride, Loess deposits, Hydrochemistry, Salinity}
  • مجتبی قره محمودلو*، مریم صیادی
    مقدمه

    با توجه به پیچیدگی و مشکلات استفاده از برخی شاخص ها، یافتن ارتباط ساده تر بین پارامترهای فیزیکوشیمیایی و شاخص ها از اهمیت بالایی برخوردار است. این پژوهش به منظور تعیین روابط بین پارامترهای فیزیکوشیمیایی و شاخص های کیفی آب در بخش های مختلف انجام شد.

    روش

    در این پژوهش، ابتدا تیپ غالب آب رودخانه های گاماسیاب و قره سو با استفاده از نمودار شعاعی تعیین گردید. سپس به منظور طبقه بندی کیفی آب این دو رودخانه از چهارده شاخص کیفی آب در بخش های شرب، کشاورزی و صنعت به همراه استانداردهای ملی آب شرب 1053 و WHO استفاده شد. جهت تعیین روابط بین شاخص های کیفی و پارامترهای فیزیکوشیمیایی آب از رگرسیون خطی استفاده شد. در نهایت برای صحت و سقم نتایج حاصل از رگرسیون خطی، روابط بدست آمده برای دو منابع آبی دیگر (رودخانه و خلیج گرگان) آزمایش شد.

    یافته ها

    براساس نتایج هیدروشیمی، تیپ غالب آب هر دو رودخانه Ca-HCO3 می باشد. براساس دیاگرام ها و معیارهای مربوط به شرب و کشاورزی، کیفیت آب هر دو رودخانه در محدوده مطلوب قرار دارد. نتایج شاخص های لانژیلر، رایزنر، لارسون-اسکلد و پوکوریوس نشان داد که آب رودخانه ها در بخش صنعت خورنده می باشد. همچنین وضعیت کیفی آب در ایستگاه های مورد مطالعه جهت شرب دام مناسب می باشد. نتایج حاصل از رگرسیون خطی بین شاخص های کیفی با پارامترهای فیزیکوشیمیایی آب و برخی نسبت های یونی نشان داد روابط حاصله برای محاسبه شاخص های کیفی را می توان برای تیپ های مختلف آب از شیرین تا شور استفاده نمود. همچنین، مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی رگرسیون خطی با شاخص های کیفی آب، نشان از دقت بالای روابط حاصله در طبقه بندی آب برای مصارف مختلف دارد.

    نتیجه گیری

    یکی از متداول ترین روش ها برای تعیین کاربری آب در بخش های مختلف استفاده از شاخص های کیفی آب است. نتایج حاصل از روابط حاصله از رگرسیون خطی نشان از عملکرد و کارایی بهتری نسبت به روش های طبقه بندی پیشین آب دارد. برازش پارامترهای کیفی رودخانه اوغان و خلیج گرگان با روابط بدست آمده از رگرسیون خطی نشان از همپوشانی و برازش مطلوب روابط استخراجی با شاخص های کیفی آب دارد. این امر بیانگر سازگاری روابط حاصله با تیپ آب های شیرین و شور می باشد. بنابراین پیشنهاد می گردد که از این روابط در رودخانه های تیپ بی کربنات کلسیک و کلره سدیک در طبقه بندی آب جهت مصارف مختلف استفاده شود.

    کلید واژگان: آزمون کولموگروف-اسمیرنوف, پارامترهای کیفی آب, رگرسیون خطی, شاخص های کیفی آب}
    Mojtaba G.Mahmoodlu *, Maryam Sayadi
    Introduction

    It is important to find a simple connection between physic-chemical parameters and indices due to complexity and difficulties of using some indices. This research was performed to determine the relationship between physicochemical parameters and water quality indices

    Methods

    In this research, dominant water type of Gamasyab and GharehSou rivers was first determined using radial diagram. Then, to classify the water quality of two rivers, 14 quality water indices together with national standards for drinking water 1053 and WHO were used. Linear regression was used to determine the relationships between quality indices and physicochemical parameters. Finally, for the accuracy of the results of linear regression, the obtained relationships were tested for two other water sources (river and Gorgan Bay).

    Findings

    Based on hydrochemical results, the predominant type of water in both rivers is Ca-HCO3. Based on diagrams and criteria related to drinking and agriculture, the water quality of both rivers is in the desired range. The results of Langelier, Ryznar, Larsson-Skold and Puckorius indices showed that water quality for the industrial sector was relatively corrosive. Also, the water quality at the study stations is suitable for livestock drinking. The results of linear regression between quality indices with physicochemical parameters of water and some ion ratios showed that the resulting relationships for calculating quality indices can be used for different water types from fresh to saline. Also, comparing the results of linear regression simulations with water quality indicators, indicates the high accuracy of the relationships in water classification for different uses.

    Keywords: Kolmogorov-Smirnov Test, Water quality parameters, linear regression, Water quality indices}
  • مریم پاکدل، مجتبی قره محمودلو، نادر جندقی، ابوالحسن فتح آبادی، یعقوب نیک قوجق

    پژوهش حاضر به‌منظور بررسی تاثیر افزایش بی رویه حفر چاه های آب و در پی آن برداشت بیش از توان تجدیدشوندگی آبخوان دشت گرگان بر روی افت سطح آب زیرزمینی و برخی پارامترهای کیفی آب در یک دوره مشخص 30 ساله انجام‌ شد. بدین منظور روند تغییرات بارندگی، حفر چاه‌ها، نوسانات سطح آب، و همچنین برخی پارامترهای فیزیکوشیمیایی در دوره مورد مطالعه بررسی شد. برای بررسی وجود اختلاف آماری بین پارامترهای کمی و کیفی از آزمون تجزیه واریانس داده‌ها استفاده شد. تغییرات سالانه حفر چاه‌های مجاز و غیرمجاز استان نشان از یک روند افزایشی در تعداد چاه‌های حفر شده در دشت گرگان و در پی آن افزایش حجم آب برداشت‌شده از اوایل دهه ‌60 دارد. نتایج بررسی‎‌های آماری، نمودار میله‌ای تغییرات سالانه سطح آب‌زیرزمینی چاه‌های عمیق و نیمه عمیق و همچنین هیدروگراف‌های واحد آبخوان‌های عمیق و نیمه عمیق مورد مطالعه نشان از افت سطح آب زیرزمینی در هر دو آبخوان نیمه عمیق و عمیق در بازه زمانی مورد مطالعه دارد. با توجه به ثابت بودن میزان متوسط بارندگی سالانه در دوره آماری مورد مطالعه، حفر چاه‌های کم‌عمق و عمیق و در پی آن برداشت بی‌رویه از آبخوان‌های عمیق و نیمه عمیق محتمل‌ترین عامل اصلی در افت سطح آب‌های زیرزمینی در دشت مورد مطالعه می‌باشد. براساس نتایج آماری بین اکثر پارامترهای فیزیکوشیمیایی چاه‌های نیمه‌عمیق و عمیق در دو دوره قدیم و جدید اختلاف معنی‌داری مشاهده شد. اگرچه این تغییرات در چاه‌های نیمه عمیق بیشتر از چاه‌های عمیق می‌باشد. همچنین دو پارامترCl وNa که از عوامل اصلی شوری آب می‌باشند بیشترین تغییرات را دارند. نمودار‌های هیدروژیوشیمیایی مربوط به آبخوان‌های دشت نشان از افزایش مواد جامد محلول و همچنین تغییر تیپ و رخساره‌های هیدروشیمیایی آب زیرزمینی در دوره جدید دارد. اگرچه روند تغییرات در آبخوان کم‌عمق شدیدتر می‌باشد.

    کلید واژگان: آب زیرزمینی, بارندگی, چاه های نیمه عمیق و عمیق, دشت گرگان, هیدروژئوشیمی}
    M. Pakdel, M. G.Mahmoodlu, N. Jandaghi, A. Fathabadi, Y. Nick Ghojogh

    The present study was conducted to investigate the effect of increasing uncontrolled drilling of water wells and subsequent extraction of renewable capacity of Gorgan plain aquifer on the decrease in groundwater level and some water quality parameters in a specific period of 30 years. For this purpose, the trend of rainfall changes, drilling wells, groundwater level fluctuations, as well as some physicochemical parameters were investigated in the studied period. Data analysis of variance was used to investigate the statistical differences between quantitative and qualitative parameters. The annual changes in drilling of authorized and illegal wells in the province shows an increasing trend in the number of wells drilled in the Gorgan plain, followed by an increase in the volume of water extracted since the early 1980s. The results of statistical studies, histograms of annual changes in groundwater level of deep and semi-deep wells as well as hydrographs of deep and semi-deep aquifers studied show a reduction in groundwater level in both semi-deep and deep aquifers in the study period. Since the average annual rainfall in the study period is almost constant, the drilling of shallow and deep wells followed by uncontrolled abstraction of deep and semi-deep aquifers is the most likely major factor in the decline of groundwater levels in the study plain. Based on the statistical results, a significant difference was observed between most of the physicochemical parameters of semi-deep and deep wells in the old and new periods. However, these changes are greater in semi-deep wells than the deep ones. Also, the two parameters Cl and Na, which are the main factors of water salinity, show the greatest changes. Hydrogeochemical diagrams of plain aquifers show an increase in soluble solids as well as changes in the type and hydrochemical facies of groundwater in the new period. However, the trend of changes in the shallow aquifer is more intense.

    Keywords: Groundwater, Rainfall, Semi-deep, deep wells, Gorgan plain, Hydrogeochemistry}
  • یول آمان ناظری، نادر جندقی*، مجتبی قره محمودلو، مجید عظیم محسنی

    آبهای زیرزمینی یکی از ارزشمندترین منابع آبی در کشور ایران بوده که عمدتا تحت تاثیر الگوهای بارش در یک منطقه قرار دارند. در پژوهش حاضر از آمار 30 ساله بارش و تراز آب زیرزمینی در سه حوزه آبخیز گالیکش، رامیان و محمدآباد جهت مدل سازی بارش-تراز آب زیرزمینی استفاده شد. پیش بینی مقادیر تراز آب زیرزمینی با استفاده از داده های بارش برای 12 ماه آینده به کمک مدل تابع انتقال با استفاده از نرم افزارهای MINITAB و SAS انجام شد. اعتبارسنجی مقادیر پیش بینی شده با استفاده از شاخص های MAD، RMSE و MAPE انجام شد. نتایج نشان داد با توجه به نمودارهای خودهمبستگی نگار، در همه سری های زمانی مورد استفاده روند فصلی با دوره تناوب 12 ماهه وجود دارد. نتایج نمودار خودهمبستگی متقابل نشان داد در حوزه های آبخیز گالیکش و محمدآباد بارش با سه ماه تاخیر بر تراز آب زیرزمینی تاثیر مستقیم گذاشته است اما در حوزه آبخیز رامیان این تاخیر یک ماهه بود. همچنین مشخص شد مدل تابع انتقال در برازش مقادیر تراز آب زیرزمینی ماهانه در هر 3 حوزه آبخیز مورد بررسی عملکرد مناسبی داشته است.

    کلید واژگان: تابع انتقال, همبستگی متقابل, مدل سازی, بارش, تراز آب زیرزمینی}
    Youl Aman Nazeri, Nader Jandaghi *, Mojtaba G. Mahmoodlu, Majid Azimmohseni

    Groundwater is one of the most valuable water resource in Iran, which is mainly influenced by rainfall patterns in a region. In the present study, 30-years rainfall and groundwater level data were used in the three watersheds of Galikesh, Ramian and Mohammadabad to model the rainfall and groundwater level. The prediction of the groundwater level using the rainfall data for the next 12 months was done using the Transfer Function (TF) and using SAS and MINITAB software. Validation of predicted values was done using MAD, RMSE and MAPE indices. The results showed that according to the autocorrelation diagrams, all time series have seasonal trend with a period of 12 months. The results of the autocorrelation diagrams showed that in Galikesh and Mohammadabad watersheds, rainfall has a direct effect on the groundwater level with a delay of three months, but in the Ramian watershed, this delay was one month. It was also found that the transfer function model had a good performance in fitting the monthly groundwater level in all 3 studied watersheds.

    Keywords: transfer function, Cross correlation, modelling, Rainfall, groundwater level}
  • مجتبی قره محمودلو*، نادر جندقی، محمد قلی زاده
    به منظور بررسی تاثیر سیل بر روی پارامترهای کیفی آب رودخانه زرین گل، از پنج ایستگاه بر روی رودخانه در سه دوره قبل، همزمان و بعد از وقوع سیل نمونه برداری و برخی از پارامترهای فیزیکوشیمیایی آب تعیین شد. برای مقایسه و تعیین اختلاف آماری بین پارامترها کیفی از آزمون F استفاده شد. سپس تغییرات هیدروژیوشیمیایی رودخانه، عوامل موثر در کنترل ترکیب شیمیایی و همچنین فرآیندهای غالب آب رودخانه تعیین شد. درنهایت جهت پیش بینی احتمال رسوب و یا انحلال برخی از کانی ها کربناته و تبخیری در هر سه دوره، از شاخص های اشباع استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که در زمان سیل یون های کلراید و سدیم یونهای غالب آب بوده و بیشترین تغییرات در زمان های مختلف مربوط به دو یون مذکور می باشد. تیپ غالب آب رودخانه در زمان های قبل و بعد از وقوع سیلاب بیکربنات منیزیک می باشد. درحالیکه در زمان وقوع سیل به سولفات تا کلرید سدیک تغییر می یابد. براساس دیاگرام های پایپر و دوروف اکثر نمونه های مربوط به قبل و بعد از وقوع سیلاب دارای رخساره های نزدیک به منطقه تغذیه (بیکربناته) هستند. درحالیکه در زمان وقوع سیلاب با فراوانی یونهای کلراید و سولفات در آب، رخساره های ترکیبی غالب می شوند و میزان TDS آب در این زمان تقریبا سه برابر قبل از وقوع آن می باشد. براساس تجمع، توزیع و جهت یافتگی نمونه ها بر روی دیاگرام گیبس،  عامل اصلی کنترل کننده شیمی آب رودخانه زرین گل در هر سه دوره، هوازدگی شیمیایی کانی های تشکیل دهنده سنگ های حوضه می باشد. همچنین براساس نتایج حاصل از نسبت های یونی، انحلال برخی از کانی تبخیری نظیر ژیپس همزمان با پدیده تبادل کاتیونی از جمله فرآیندهای غالب هیدروژیوشیمیایی در زمان وقوع سیل می باشد. درحالی که در بیشتر نمونه های مربوط به قبل و بعد از سیل فرآیند عکس تبادل یونی غالب می باشد. براساس نتایج حاصل از نمودارهای دو متغیره، منشا اصلی شوری آب رودخانه زرین گل انحلال کانی ها تبخیری (نظیر هالیت) متعلق به سازند مبارک می باشد.
    کلید واژگان: سیل, هیدروژئوشیمی, مارن, رودخانه زرین گل}
    Mojtaba Ghareh Mahmoodlu *, Nader Jandaghi, Mohammad Gholizade
    To investigate the flood effect on changing the Zarrin-Gol water quality parameters, water was sampled from five stations on the river in three periods before, during, and after a flood and then some physicochemical parameters were determined. F-test was used to compare and determine the statistical difference between the qualitative parameters. Then, the hydrogeochemical changes of the river, effective factors in controlling the chemical composition as well as the dominant processes of the river water were determined. Finally, saturation indices were used to predict the possibility of precipitation/dissolution of some carbonate and evaporative minerals in all three periods. Results revealed that during the flood, chloride, and sodium ions were predominant ions in water and the most changes at different times were related to these two ions. The predominant water type in the periods before and after the flood was Mg-HCO3. Based on the Piper and Durov diagrams, most pre- and post-flood samples have facies of recharge areas. While, during the flood, with the abundance of chloride and sulfate ions in the water, composite facies prevail, and TDS at this time is almost three times before it occurs. Based on the accumulation, distribution, and orientation of the samples on the Gibbs diagram, the main factor controlling the water chemistry of the Zarringol river in all three periods is the chemical weathering of the minerals that form the basin rocks. Also, based on the results of ionic ratios, some evaporative minerals dissolution such as gypsum simultaneously with the phenomenon of cation exchange is one of the dominant hydrogeochemical processes during floods. While in most samples before and after the flood, the reverse ion exchange process is predominant. According to the results of bivariate diagrams, the main source of salinity of the Zarringol river is the dissolution of evaporative minerals (such as halite) belonging to the Mubarak Formation.
    Keywords: Flood, Hydrogeochemistry, Marl, Zarrin-Gol River}
  • حامد قزل سفلی، نادر جندقی*، مجتبی قره محمودلو، مجید عظیم محسنی، مرتضی سیدیان

    در پژوهش حاضر برای مدل سازی رواناب ماهانه، از داده های چهار ایستگاه هیدرومتری پل توسکاستان، نهارخوران، غازمحله و سیاه آب در حوضه آبریز قره سو در یک دوره آماری 36 ساله استفاده شد. سپس بررسی همگنی سری داده ها با استفاده از آزمون چاو انجام شد. پس از مرتب سازی داده ها، برای مدل سازی مقادیر رواناب ماهانه از چهار روش باکس و جنکینز (SARIMA)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، شبکه عصبی مصنوعی فازی (ANFIS) و الگوریتم ژنتیک (GA) در ایستگاه های هیدرومتری منتخب استفاده شد. پس از مدل سازی مقادیر رواناب ماهانه با استفاده از چهار مدل فوق، به پیش بینی تغییرات رواناب ماهانه در ایستگاه های هیدرومتری منتخب برای دوازده ماه آینده پرداخته شد و این امر با کمک نرم افزارهای Minitab، R و SPSS  صورت گرفت. با توجه به نوع پراکنش مقادیر رواناب و وجود داده صفر، برای تثبیت واریانس از تبدیلlog(1+Yt)   در مدل استفاده شد. در مرحله بعد، اعتبارسنجی مقادیر پیش بینی شده توسط مدل ها با استفاده از شاخص های MAD، RMSE و MAPE ارزیابی شد. نتایج نشان داد که در اکثر ایستگاه های هیدرومتری منتخب، مدل شبکه عصبی مصنوعی بهترین عملکرد را در بین چهار مدل مورد استفاده داشت. بعد از شبکه عصبی مصنوعی، شبکه عصبی مصنوعی فازی دارای مناسب ترین عملکرد بود. روش باکس و جنکینز نیز با وجود اینکه در تشخیص روند تغییرات به صورت مناسب عمل کرده بود، در بین چهار مدل مورد استفاده عملکرد ضعیف تری را در پیش بینی مقادیر رواناب داشت.

    کلید واژگان: رواناب ماهانه, شبکه عصبی مصنوعی, الگوریتم ژنتیک, باکس و جنکینز, حوضه آبریز قره سو}
    Hamed Ghezelsefla, Nader Jandaghi*, Mojtaba Ghareh Mahmoodlu, Majid Azimmohseni, Seyed Morteza Seyedian
    Introduction

    Nowadays, demand for water is increasing especially in arid and semi-arid regions (e.g., Iran) due to population growth, economic development, higher standard of living, and changes in consumption patterns. Hence, optimal management of water resources in these areas is essential. Furthermore, climate change and increasingly extreme weather events have caused a surge in natural disasters (e.g., floods) over the past 50 years in arid and semi-arid regions. Thus, forecasting and modeling of runoff data is extremely necessary for planning and managing of water resources. Water flow forecasting plays a key role in flood reduction, reservoir optimization, and reservoir management. These models are mostly developed and applied for simulation and prediction. Therefore, different types of forecasting methods have been proposed over the decades including: Box and Jenkins (SARIMA), Artificial Neural Network (ANN), Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems (ANFIS), and Genetic Algorithm (GA) models. Forecasting hydrological reactions invariably involves uncertainty. So far, numerous studies have been performed to improve the reliability and accuracy of hydrological forecasts, resulting in reduced risk error. Therefore, the main objective of current research was to use artificial intelligence methods consisting of ANN, ANFIS, GA, and SARIMA models to predict monthly runoff data and also select the best model for the efficient management of water resources in the Gharasou River basin.

    Methodology

    Gharasou river basin with an area of 1624 square kilometers is located in the west of Golestan province and has an important role in providing water resources required in this province. In this research, to model and forecast the runoff process, the monthly runoff time series of 4 hydrometric stations of Pol-Tuskestan, Naharkhoran, Ghazmahale, and Siah-ab over Gharasou River basin were used for a period of 36 years (1982-2018). The time series homogeneity was examined using the Chow`s method. Runoff data are time dependent, so initially these data were arranged in time series. After sorting the data, four models consisting of Box and Jenkins (SARIMA), Artificial Neural Network (ANN), Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems (ANFIS), and Genetic Algorithm (GA) models were used to forecast monthly runoff. To increase the prediction accuracy of other methods, the far time series of monthly runoff were first ignored based on to neural network method and then the number of effective years for modeling was determined. Later, the monthly runoff was forecasted for the next 12 months using four models consisting of SARIMA, ANN, ANFIS, and GA. Lastly, based on the forecasted values and using MAD, RMSE and MAPE indices, the accuracy and precision of SARIMA, ANN, ANFIS and GA models were compared. Modeling and forecasting were done using Minitab, R and SPSS software packages.

    Results

    Based on the type of distribution of monthly runoff and the presence of zero data, log(1+Yt) conversion was used in the models to stabilize the variance. The results according to the autocorrelation diagrams revealed that the time series in all stations have seasonal trend with a period of 12 months. Then, the monthly runoff of the next 12 months was forecasted using four models including SARIMA, ANN, ANFIS and GA. Model validation results using three indicators of MAD, RMSE and MAPE revealed that the ANN model in the three hydrometric stations of Naharkhoran, Pol-Tuskestan and Siah-ab had the best performance. In these three hydrometric stations, after ANN model, the ANFIS model has been selected as the most suitable model. However, the performance of these two models has been very similar. In the Ghazmahaleh hydrometric station, two models of ANFIS and ANN had the best performance, respectively. In this study, it was also found that in four selected hydrometric stations, the GA model had a good performance after the two models of ANN and ANFIS. Although SARIMA model performed very well in identifying the trend of monthly runoff changes, it had the weakest performance among the methods. The forecast data using SARIMA model were overestimated compared to the actual data for March and April, but in other months, the forecast data using this model were relatively appropriate.

    Discussion & Conclusions

    In this research, to model and predict the monthly runoff process, four models including SARIMA, ANN, ANFIS, and GA models were used for four selected hydrometric stations in Gharasou River basin. The results of model validation using three indicators of MAD, RMSE and MAPE showed that the ANN and ANFIS models had the best performance among the four models used. It was also found that time series of runoff data in hydrometric stations have undergone structural changes due to the physical and climatic alterations in the upstream of rivers. Therefore, the distant past of time series may cause deviations in modeling and forecasting results. To overcome this problem, making use of an algorithm to select the number of effective years in modeling and forecasting can be useful. Artificial neural network provides a suitable criterion for selecting the number of effective years due to its high accuracy in modeling and forecasting. Based on the effective years identified by this model, other models can be modified and provide more appropriate input data for forecasting from other models.

    Keywords: Monthly runoff, Artificial Neural Network, Genetic Algorithm, Box, Jenkins, Gharasou River Basin}
  • صغری ایزانلو، مجتبی قره محمودلو*، نادر جندقی، حجت قربانی واقعی
    هدایت هیدرولیکی خاک یکی از پارامترهای مهم در برآورد فرسایش‎پذیری خاک، جریان آب در خاک، رواناب و طراحی سیستم های زهکشی می باشد. این پژوهش به منظور تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks) سطحی و زیرسطحی خاک های لسی حوزه آبخیز آق امام (2) واقع در شمال شرق استان گلستان انجام شد. بدین منظور از خاک سه تیپ موجود در این حوزه شامل تیپ های تپه، فلات لسی و تراس آبرفتی در دو لایه سطحی و زیرسطحی نمونه برداری شد. در این پژوهش علاوه بر تعیین Ks به روش بارافتان، برخی ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک نظیر شوری، آهک خنثی، مواد آلی و بافت خاک در آزمایشگاه اندازه گیری و ارتباط آنها با Ks بررسی شد. تمامی نقشه ها مربوط به پراکنش  Ksسطحی و زیرسطحی و همچنین برخی ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک در محیط GIS و از روش IDW ترسیم گردید. نتایج نشان داد که تغییرات مکانی Ks در هر دو لایه ارتباط مستقیمی باهم دارند و در لایه سطحی بیشتر از لایه زیرسطحی می باشد. همچنین میانگین مقدار Ks به جز در تیپ تراس آبرفتی که مقدار آن به طورکلی کم است (cm.h-1 9/0) در دو تیپ فلات رسی و تپه نسبتا بالاست (cm.h-1 9/3). نتایج آماری حاصل از روش رگرسیون چندگانه خطی و روش گام به گام نشان داد که از بین متغیرهای مورد بررسی، به ترتیب دو پارامتر مواد آلی و آهک خنثی بیشترین تاثیر را در تعیین مقدار Ks سطحی (R2=0.9556) و زیرسطحی (R2=0.8607) در منطقه مورد مطالعه دارند.
    کلید واژگان: هدایت هیدرولیکی اشباع خاک, روش بار افتان, خاک لسی, خواص فیزیکوشیمیایی خاک, حوزه آبخیز}
    Soghra Izanloo, Mojtaba Ghareh Mahmoodlu *, Nader Jandaghi, HOJJAT GHORBANI VAGHEI
    Soil hydraulic conductivity is one of the important parameters to estimate soil erodibility, soil water flow, estimate runoff, and design drainage systems. This study was carried out to determine the hydraulic saturation (Ks) of surface and subsurface loess soils of Aghemam watershed (2) that located in the northeast of Golestan province. For this purpose, three types of soils in this area including hill, loess plateau and alluvial terrace in two surface and subsurface layers were sampled. In this study, in addition to determining Ks using the falling head method, some physicochemical properties of soil samples such as salinity, neutral lime, organic matter and soil texture were measured in the laboratory and their relationship with Ks was investigated. Then, the spatial variations of surface and subsurface saturation hydraulic conductivity in the study area were plotted using GIS software and IDW method. The spatial variations of Ks in both layers indicated its direct relationship between the two layers. However, the value of this parameter in the surface layer is more than for the subsurface layer. Also, the amount of Ks is relatively high in the two types of loess plateau and hill (3.9 cm/h), except in the alluvial terrace type, which is generally low (0.9 cm/h). The statistical results of linear multiple regression and stepwise methods showed that among the variables studied, the organic matter and neutral lime parameters, respectively, have the most impact on determining the amount of surface Ks (R2 = 0.9556) and subsurface (R2=0.8607) in the study area.
    Keywords: Soil Saturated Hydraulic Conductivity, Falling Head Method, Loess Soil, Soil physicochemical properties, Watershed}
  • سیده الهه حسینی، ابوالفضل طهماسبی*، مجتبی قره محمودلو، بهاره بهمنش

    در این پژوهش توانایی سه گونه مرتعی A. halimus , Atriplex canescens و A. lentiformis در حذف نیترات خاک در شرایط آزمایشگاهی (گلخانه) در قالب طرح کاملا تصادفی بررسی شد. بدین منظور از نمک نیترات پتاسیم (KNO3) در چهار تیمار شاهد، غلظت  ppm3/6 ،  ppm5/9  و ppm 5/14  در سه تکرار استفاده شد. گونه های گیاهی مورد استفاده در این پژوهش با سن تقریبی 6 ماه از روستای چپرقویمه در شهرستان گنبد کاووس (استان گلستان) تهیه شدند. گونه های انتخابی در خاک های آلوده به نیترات با غلظت های ذکر شده کشت و بعد از سه و شش ماه مقدار وزن خشک و ازت در اندام هوایی و زیرزمینی گونه ها و میزان نیترات خاک مورد اندازه گیری قرار گرفت. همواره با افزایش غلظت نمک ازppm  3/6 به  ppm 5/14 مقدار وزن خشک اندام هوایی در گونه کانی سنس ازppm  31/28 بهppm  05/14، در گونه هالیموس از  ppm83/28 به  ppm75/11 و در گونه لنتی فورمیس از ppm 17/39 بهppm  05/16 کاهش پیدا کرده است. روند نزولی در مقدار وزن خشک اندام زیرزمینی گونه های مورد مطالعه نیز مشاهده شد، بصورتیکه با افزایش غلظت نمک از ppm 3/6 به  ppm5/14 مقدار وزن خشک اندام زیرزمینی در گونه کانی سنس از ppm 31/8 بهppm  05/5، در گونه هالیموس از ppm 83/6 به  ppm75/4 و در گونه لنتی فورمیس از ppm 17/10 به  ppm47/6 کاهش یافته است. نتایج مطالعه نشان داد میزان حذف نیترات خاک در غلظت های مختلف در هر سه گونه کاهش یافته است. درصد راندمان حذف نیترات خاک توسط گونه کانی سنس در غلظت های ppm 3/6، ppm 5/9 و ppm 5/14 به ترتیب 71%، 52% و 37% می باشد و توسط گونه هالیموس به ترتیب 62%، 45% و 38% گزارش می شود. اگرچه گونه لنتی فورمیس نیترات را با نرخ بیشتری از دو گونه ی دیگر به ترتیب با درصدهای 80%، 64% و 47% از خاک حذف کرده است. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت این آلودگی در خاک، توان گیاه پالایی گونه های مورد مطالعه کاهش یافته است و گونه آتریپلکس لنتی فورمیس با ذخیره بالای ازت در بافت های خود نقش موثری در پاکسازی خاک های آلوده به نیترات دارد.

    کلید واژگان: خاک آلوده, گونه مرتعی, گیاه پالایی, Atriplex canescens, Atriplex halimus, Atriplex lentiformis}
    Seyedeh Elahe Hosseini, Abolfazl Tahmasebi*, Mojtaba Ghareh Mahmoodlu, Bahareh Behmanesh

    In this study, the ability of three rangeland species Atriplex halimus, A. canescens and A. lentiformis to remove nitrate from soil in vitro (greenhouse) in a completely randomized design was investigated. For this purpose, potassium nitrate salt (KNO3) was used in four treatments control, 6.3 ppm, 9.5 ppm and 14.5 ppm in three repetitions. Plant species used in this study with an approximate age of 6 months were prepared from the village of Chaparquimeh, Gonbad Kavous city in Golestan province. Selected species were cultivated in nitrate-contaminated soils with the concentrations mentioned and after a period of three and six months, the amount of dry weight and nitrogen of aerial and underground organs of the species and the amount of nitrate in the soil were measured. With increasing salt concentration from 6.3 ppm to 14.5 ppm, the amount of dry weight of aerial parts in A. canescens  has decreased from 28.31 ppm to 14.05 ppm, in A. halimus from 28.83 ppm to 11.75 ppm and in A. lentiformis from 39.17 ppm to 16.05 ppm . A downward trend was observed in the amount of dry weight of underground organs in the studied species, so that by increasing the salt concentration from 6.3 ppm to 14.5 ppm, the amount of underground dry weight in A. canescens  from 8.31 ppm to 5.05 ppm, in A. halimus from 6.83 ppm to 4.75 ppm and in A. lentiformis decreased from 10.17 ppm to 6.47 ppm. The results of study showed that the level of soil nitrate removal at different concentrations decreased in all three species. The percentage of soil nitrate removal efficiency by A. canescens at concentrations of 6.3 ppm, 9.5 ppm and 14.5 ppm is 71%, 52% and 37%, respectively, by A. halimus are reported to be 62%, 45% and 38%, respectively. However, A. lentiformis removed nitrate at a higher level than the other two species with 80%, 64% and 47%, respectively. The results showed that with increasing the concentration of this contamination in the soil, the phytoremediation capacity of the studied species decreased and A. lentiformis with high nitrogen storage in its tissues has an effective role in clearing nitrate-contaminated soils.

    Keywords: Contaminated soil, Rangeland species, Phytoremediation, Atriplex halimus, Atriplex canescens, Atriplex lentiformis}
  • نادر جندقی*، مجتبی قره محمودلو، ابوذر نصیری
    وقوع خشکسالی ها و ترسالی ها می تواند برویژگی ها کمی و کیفی آب های سطحی و زیرزمینی تاثیرگذار باشد. در پژوهش حاضر، ابتدا با استفاده از آمار 23 ساله بارش مربوط به چهار ایستگاه هواشناسی و با محاسبه شاخص SIAP، دوره خشکسالی و ترسالی سه ساله تعیین شد. به منظور بررسی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آب زیرزمینی، پس از بررسی آمار چاه های مشاهده ای در بخش شرقی دشت گرگان، تعداد 14 حلقه چاه عمیق و نیمه عمیق انتخاب شد. به منظور ارزیابی آب در بخش کشاورزی از سه معیار EC، SAR و Na% و برای ارزیابی آب در بخش شرب از نمودار شولر استفاده شد. به منظور بررسی اختلاف معنی داری بین ویژگی های فیزیک و شیمیایی آب زیرزمینی در سه دوره ترسالی، خشکسالی و طولانی مدت، از آزمون F در سطح احتمال 05/0 استفاده شد. نتایج نشان داد که کیفیت آب چاه های نیمه عمیق در هر دو بخش کشاورزی و شرب به مراتب بهتر از چاه های عمیق است. براساس نمودار پایپر، رخساره شیمیایی چاه های نیمه عمیق، تنوع کم تری نسبت به چاه های عمیق دارد. نتایج مربوط به هر دو نوع چاه عمیق و نیمه عمیق نشان داد که رخساره های شیمیایی در دوره خشکسالی تمایل بیشتری برای رسیدن به ترکیب آب دریا نشان می دهند. نتایج آزمون F نشان داد که با احتمال 95% بین پارامترهای کیفی آب زیرزمینی در آبخوان نیمه عمیق در دوره ترسالی و خشکسالی اختلاف معنی دار وجود دارد. در مقابل وقوع دوره های ترسالی و خشکسالی در محدوده مورد مطالعه تاثیر چندانی بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آبخوان عمیق نداشته است.
    کلید واژگان: آب زیرزمینی, کیفیت آب, دیاگرام شولر, دیاگرام پایپر, رخساره هیدروژئوشیمیایی}
    Nader Jandaghi *, Mojtaba Ghare Mahoodlu, Abouzar Nasiri
    groundwater. In the present study, the 3-year drought and wet periods were determined using 23-year rainfall data of four meteorological stations and the SIAP index. To investigate the physicochemical properties of groundwater, after considering the data of observation wells in the Eastern part of Gorgan plain, 14 deep and semi-deep wells were selected. Then, three criteria of EC, SAR, and Na were used to assess the water in the agricultural sector and the Schoeller diagram was used to assess the water in the drinking sector. To estimate the significant differences between the physicochemical properties of groundwater in the three periods of the wet period, drought, and long-term, an F-test at the probability level of 0.05 was used. The results revealed that the water quality of semi-deep wells is better than for deep wells in agriculture and drinking water sections. Based on the Piper diagram, the chemical facies of semi-deep wells are less diverse than deep wells. The results of both deep and semi-deep wells showed that chemical facies in the dry season show a greater tendency to achieve seawater composition. The results of the F test showed that there is a significant difference with 95% probability between groundwater quality parameters in semi-deep aquifers in wet and dry periods. In contrast, the occurrence of wet and dry periods in the study area had little effect on the physicochemical properties of deep aquifers.
    Keywords: : Groundwater, Water quality, Schoeller Diagram, Piper diagram, Hydrogeochemical Facies}
  • حمیدرضا عباسی مقدم، مجتبی قره محمودلو*، نادر جندقی، علی حشمت پور، مصطفی سید
    مقدمه و هدف

    رودخانه دوغ یکی از سرشاخه های اصلی گرگانرود در شرق استان گلستان می باشد که نقش مهمی در تامین آب شرب شهر گنبد کاووس دارد. علاوه براین، یکی از منابع تامین کننده آب سد گلستان می باشد. از این رو بررسی هیدروشیمی و کیفی آب این رودخانه در بخش های شرب، کشاورزی و صنعت از اهمیت بالایی برخوردار است.

    مواد و روش

    در این پژوهش، جهت بررسی هیدروشیمی آب رودخانه دوغ از دیاگرام های استیف، پایپر و گیبس استفاده شد. کیفیت آب در بخش کشاورزی با استفاده از معیار ویلکوکس، درصد سدیم، نسبت منیزیم و اندیس نفوذپذیری ارزیابی شد. جهت بررسی آب در بخش شرب از شاخص NSFWQI، نمودار شولر و استانداردهای کیفیت آب استفاده شد. در نهایت کیفیت آب به لحاظ صنعت با استفاده از شاخص های خوردگی، لانژلیه و رایزنر ارزیابی شد.

    یافته ها و نتیجه گیری: 

    نتایج هیدروشیمیایی نشان داد که Ca-Mg-HCO3 رخساره غالب هیدروشیمیایی و واکنش آب-سنگ عامل اصلی در کنترل شیمی آب رودخانه دوغ می باشند. براساس شاخص NSFWQI و دیاگرام شولر آب رودخانه در رده قابل قبول برای شرب قرار می گیرد. اما باتوجه به استانداردهای کیفی آب شرب، دو پارامتر کدورت و کلیفرم مدفوعی بالاتر از حد مجاز می باشند. از این رو آب رودخانه دوغ در بخش شرب نیاز به دو تصفیه فیزیکی و میکروبی دارد. براساس نتایج حاصل از درصد سدیم، نسبت منیزیم، شاخص نفوذپذیری و دیاگرام ویلکوکس، کیفیت آب این رودخانه برای کشاورزی خوب ارزیابی شد و نیازی به اصلاح خاک بعد از مصرف آن ندارد. اگرچه از نظر شاخص های مربوط به صنعت، آب تمایل نسبتا کمی به خورندگی دارد. اما استفاده از تجهیزات فلزی برای استحصال و انتقال آب بلامانع می باشد.

    کلید واژگان: هیدروشیمی, کیفیت آب, شاخص های کیفی آب, تحلیل خوشه ای, رودخانه دوغ}
    Hamidreza Abbassimoghadam, Mojtaba G.Mahmoodlu *, Nader Jandaghi, Ali Heshmatpour, Mostafa Seyed

    Doogh river is one of the main tributaries of Gorganroud in the east of Golestan province, which has an important role in supplying drinking water to Gonbad Kavous. Furthermore, it is one of the water supply sources of Golestan dam with agriculture use. Therefore, the study of hydrochemical and water quality of this river for drinking, agricultural, and industrial uses is of great importance. In this study, Stiff, Piper and Gibbs diagrams were used to investigate river hydrochemistry. Wilcox, sodium soluble percentage, magnesium ratio, and permeability index was evaluated to classify water for irrigation purpose. To investigate Doogh river water for drinking purpose, NSFWQI index, Schoeller diagram, and water quality standards were used. Eventually, water quality for industry was assessed using corrosivity ratio, Langelier Ryznar indices. Results showed Ca-Mg-HCO3 is dominant hydrochemical facies and rock-water interaction is the main controlling factor in river water chemistry. Based on NSFWQI index and Schoeller diagram, water quality was in acceptable class for drinking purpose. However, turbidity and fecal coliforms values based on water quality standards were higher than drinking limit and needs to be purified. Based on the results of sodium percentage, magnesium ratio, and permeability index, water quality is well evaluated for agriculture purpose. Industrial indices indicate that the relatively corrosive property. Water quality for irrigation purpose is well evaluated and there is no need for soil regeneration after use. Although Doogh river water is relatively corrosive, but it is save to use all metallic equipment to transfer and extract water

    Keywords: Hydrochemical, Water Quality, Water quality indices, Cluster analysis, Dooq Rive}
  • نادر جندقی*، مجید عظیم محسنی، مجتبی قره محمودلو

    امروزه پیش بینی و مدل سازی فرآیند بارش و رواناب به منظور برنامه ریزی و مدیریت منابع آب بسیار ضروری است. در این تحقیق برای مدل سازی فرآیند بارش رواناب، از داده های بارندگی و دبی متوسط ماهانه در حوضه آبخیز رامیان و گالیکش در یک دوره آماری 36 ساله (1396-1360) استفاده شد. بررسی همگنی سری داده ها نیز با استفاده از آزمون چاو صورت گرفت. بررسی وجود روند در سری های زمانی، بر اساس نمودار میانگین متحرک و وجود روند فصلی، بر اساس نمودار خودهمبستگی انجام شد. برای بررسی نحوه ی ارتباط بین سری های زمانی بارش و رواناب، از نمودار همبستگی متقابل استفاده شد. سپس از دو مدل SARIMA و تابع انتقال نیز برای پیش بینی مقادیر رواناب ماهانه استفاده شد. نتایج نشان داد که با توجه به نمودارهای خودهمبستگی نگار، در همه ی سری های زمانی مورد استفاده، روند فصلی با دوره تناوب 12 ماهه وجود دارد. برای برازش مدل سری زمانی به داده های دبی، از تبدیل log (1+Yt)  استفاده شد. سپس با استفاده از دو روش تابع انتقال و SARIMA، مدل سازی و پیش بینی مقادیر دبی های متوسط ماهانه برای 12 ماه آینده با کمک نرم افزارهای Minitab و SAS انجام شد. در مرحله ی بعد، اعتبارسنجی مقادیر پیش بینی شده و مقادیر برازش شده ی دبی های ماهانه ی دو مدل با استفاده از شاخص های MAD، RMSE،  MAPE و E ارزیابی شد. نتایج نشان داد که از دو دیدگاه پیش بینی و برازش مدل، تابع انتقال در هر دو حوضه آبخیز گالیکش و رامیان نسبت به مدل SARIMA دقت بالاتری داشت. مدل تابع انتقال در هر دو حوضه، دقت پیش بینی را نسبت به مدل SARIMA تا دو برابر افزایش داده است.

    کلید واژگان: پیش بینی, مدل باکس و جنکینز, پیش صافی, همبستگی متقابل, گرگان رود}
    Nader Jandaghi*, Majid Azimmohseni, Mojtaba Ghareh Mahmoodlu
    Introduction

    Nowadays, forecasting and modeling the rainfall-runoff process is essential for planning and managing water resources. Rainfall-Runoff hydrologic models provide simplified characterizations of the real-world system. A wide range of rainfall-runoff models is currently used by researchers and experts. These models are mainly developed and applied for simulation and prediction. They allow decision-makers to make the most effective decision for planning and operation. Rainfall-runoff modeling is essential in flood routing, flood prediction, flood frequency estimation, real-time flood forecasting, warning climate changes, and other cases. Time series analysis includes methods for analyzing and modeling time-series data to extract forecasts and other characteristics of the time-series data. Time series forecasting is using a model to predict future values based on previously observed values. The transfer function is an advanced and multivariate time series model that enables us to utilize other time series to produce response time-series forecasts. Although the rainfall-runoff process has been modeled by various methods so far, less attention has been paid to the transfer function model. The primary purpose of this study is to introduce the transfer function to model the rainfall-runoff process and compare its results to the common time series model (SAIRMA) in Ramian and Galikesh watersheds.

    Methodology

    In this research, to model the rainfall-runoff process, the monthly averages of rainfall and discharge time series of Ramian and Galikesh watersheds were used for a period of 36 years (1981-2017). These two watersheds are branches of the Gorganroud River which has an essential role in providing water resources required in Golestan province. The time series homogeneity was examined using Chow`s method. The existence of trends in time series was investigated based on the moving average time series plot, and the existence of seasonal trends was explored using autocorrelation charts. The cross-correlation diagram was used to investigate the relationship between rainfall and runoff time series. The SARIMA and transfer function models were used to predict monthly runoff. Without considering the rainfall time series, the runoff time series was modeled by a SARIMA model. Also, considering the precipitation time series as an input time series, a transfer function is used to model runoff time series as a response time series. The transfer function modeling was performed in three steps, pre-whitening, selecting the appropriate parameters of the transfer function model, and finally fitting a SARIMA model to the residual values. For the SARIMA model, the goodness of fit test was evaluated based on the Box Pierce statistic. For the transfer function model, two indices were computed. The first index investigated the relationship between runoff and rainfall, and the second index performed the goodness of fit test for residual time series. Then, based on the forecasted and fitted values and using MAD, RMSE, MAPE, and E indices, the accuracy, and precision of SARIMA and transfer function models were compared.

     Results :

    According to the autocorrelation diagrams, the results showed that the all-time series has a seasonal trend over 12 months. Also, according to the moving average time series, there was no significant shift in rainfall time series, but there was a decreasing trend in the runoff time series. The transformation log(1+Yt)   was used to the monthly average discharges time series. Then, the transfer function and SARIMA models were used to forecast the monthly average discharges for the next 12 months by using Minitab and SAS software. In the next step, the validation of the predicted data and the fitted data of monthly average discharges of two models were evaluated using MAD, RMSE, MAPE, and E indices. The results showed that the transfer function model in both Galikesh and Ramian watersheds has higher precision from the two perspectives of forecasting and model fitting than the Box and Jenkins (SARIMA) model.

    Discussion & Conclusions :

    In this research, to model the rainfall-runoff process, the monthly average of rainfall and runoff were used in Ramian and Galikesh watersheds. Then SARIMA and transfer function models were used to predict monthly runoff. The results showed that the transfer function model in both Galikesh and Ramian watersheds has higher precision than the SARIMA model from the two forecasting and model fitting perspectives. Changes in rainfall, directly and indirectly, cause changes in runoff, and this effect might be happened either at the same time or with a time lag. The transfer function model can consider the time lags of both time series in forecasting runoff time series. The SARIMA models lack the information of other environmental parameters and apply just the runoff in the present and past times to predict future values. Since the pattern of these parameters changes annually, not considering these changes leads to unreliable forecasts from SARIMA models. However, in transfer function models, it is possible to investigate the effect of more than one environmental parameter on the runoff changes, increasing the accuracy of model fitting and forecasting.

    Keywords: Forecacting, Box, Jenkins Model, Prewhitening, Cross Correlation, Gorganrud}
  • مجتبی قره محمودلو*، نادر جندقی، مریم صیادی
    سابقه و هدف

    خورندگی و رسوب گذاری آب فرآیندهای فیزیکوشیمیایی هستند که سبب کاهش مقدار جریان آب در لوله های انتقال آب، کاهش عمر مفید تاسیسات آبرسانی، افزایش مصرف انرژی برای انتقال آب و بروز برخی بیماری ها در مصرف کنندگان می گردد. پژوهش حاضر به منظور بررسی تمایل خوردگی و ترسیب در طول مسیر رودخانه گرگانرود یکی از مهمترین رودخانه های دشت گرگان از ارتفاعات البرز تا خلیج گرگان انجام شد.

    مواد و روش ها:

     در این پژوهش از نتایج آنالیز 11 پارامتر فیزیکوشیمیایی (شامل: کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم، بی کربنات، کلراید، سولفات، کل جامدات محلول، هدایت الکتریکی، دما و pH) رودخانه گرگانرود مربوط به چهار ایستگاه هیدرومتری (لزوره، ارازکوسه، قزاقلی و بصیرآباد) در یک دوره 10 ساله (1393 - 1383) استفاده شد. ابتدا تغییرات میانگین سالانه پارامترهای کیفی نمونه های آب در طول دوره آماری مربوط به ایستگاه های مورد مطالعه بررسی شد. سپس به منظور بررسی هیدروشیمیایی رودخانه گرگانرود در ایستگاه های مورد مطالعه از دیاگرام های مثلثی استفاده شد. در مرحله بعد تغییرات میزان سختی آب به عنوان یک پارامتر کیفی مهم در بخش های صنعت، کشاورزی و شرب در طول رودخانه گرگانرود بررسی شد. برای پیش بینی و احتمال رسوب و یا انحلال برخی از کانی های کربناته (نظیر کلسیت، دولومیت) و تبخیری (نظیر انیدریت، ژیپس و هالیت) در طول مسیر حرکت رودخانه گرگانرود از سنجه های اشباع کانی های بیان شده استفاده شد. سپس روند تغییرات سنجه های خورندگی لانژلیه، رایزنر، پوکوریوس و لارسون - اسکلد، نسبت خوردگی و همچنین پتانسیل ترسیب کربنات کلسیم آب رودخانه گرگانرود در چهار ایستگاه بررسی شد. در مرحله بعد با استفاده از آزمون آماری واریانس یکطرفه به بررسی سطح معناداری سنجه ها در ایستگاه های مورد مطالعه پرداخته شد. در نهایت ارتباط بین اندیس های اشباع کانی ها با سنجه های خورندگی، نسبت خوردگی و همچنین پتانسیل ترسیب کربنات کلسیم بررسی شد.

    نتایج وبحث: 

    براساس تجمع و الگوی پراکندگی نمونه ها در دیاگرام مثلثی، تیپ غالب آب در رودخانه گرگانرود در حاشیه ارتفاعات بیکربناته می باشد و با ورود به دشت و افزایش غلظت یون کلراید تمایل به رسیدن به بلوغ کامل یعنی تیپ کلروره سدیک دارد. نتایج حاصل از سختی در ایستگاه های مورد مطالعه نشان داد که در طول مسیر حرکت آب میزان این پارامتر افزایش می یابد. نتایج حاصل از برخی سنجه های اشباع مربوط به کانی های کربناته و تبخیری نشان داد که آب رودخانه در کل مسیر نسبت به کانی های کربناته بالا اشباع و نسبت به کانی های تبخیری تحت اشباع می باشد. براساس سنجه های رایزنر، پوکوریوس و لارسون - اسکولد آب تمایل به خورندگی دارد. اگرچه از حاشیه ارتفاعات تا خلیج گرگان میزان خاصیت رسوب گذاری آب رودخانه گرگانرود افزایش می یابد. نتایج میزان پتاسیل ترسیب کربنات کلسیم و سنجه لانژلیه نشان داد که آب رودخانه گرگانرود در کل طول مسیر تمایل به رسوب گذاری دارد. بررسی ارتباط بین اندیس های اشباع با سنجه های خوردگی و پتانسیل ترسیب، نشان از رابطه خطی بین سنجه ها کیفی و اندیس های اشباع دارد. نتایج حاصل از آزمون آماری نشان از وجود اختلاف معنادار سنجه های محاسبه شده در ایستگاه های مورد مطالعه دارد.

    نتیجه گیری:

     اگرچه براساس نتایج هیدروشیمیایی، عامل اصلی کنترل کننده شیمی آب رودخانه گرگانرود واکنش آب - سنگ می باشد اما عامل هایی همچون نفوذ آب شور خلیج گرگان در قسمت های انتهایی رودخانه و ورود پساب های تصفیه نشده به آن در کل دشت گرگان سبب تکامل سریع هیدروشیمیایی رودخانه و رسیدن به تیپ کلروره سدیک شده است. افزایش میزان پارامترهای فیزیکوشیمیایی در مسیر رودخانه افزون بر افزایش میزان سختی آب، موجب کاهش میزان خورندگی و افزایش میزان رسوب گذاری آب شده است. نتایج آماری نشان از ارتباط خطی واضح بین اندیس های اشباع و سنجه های خورندگی و ترسیب در آب دارد.

    کلید واژگان: آب های سطحی, پارامترهای فیزیکوشیمیایی, خوردگی, رسوب گذاری, سنجه های کیفی و کمی}
    Mojtaba G. Mahmoodlu *, Nader Jandaghi, Maryam Sayadi
    Introduction

    Corrosion and precipitationare physicochemical processes that reduce the amount of water flow in water transfer pipes and the effective life of water supply facilities, increase the energy consumption for water transfer, and cause some diseases among consumers. The present study was conducted to investigate the corrosion tendency and precipitationalong the Gorganroud River from highlands to the Gorgan Gulf.

    Material and methods

    In this study, the results of the analysis of 11 physicochemical parameters (Calcium, Magnesium, Sodium, Potassium, Bicarbonate, Sulfate, Chloride, total dissolved solids, electrical conductivity, temperature, and pH) of the Gorganroud River during a period of 10 years were used (2004-2014).First, the annual mean changes in the qualitative parameters of water samples during the statistical period of the studied stations were investigated. Then, triangular diagrams were used to assess the Gorganroud River hydrochemical at the studied stations. Next, changes in water hardness as an important qualitative parameter in the industrial, agricultural, and drinking sectors were investigated along the Gorganroud River. Saturation indices were used to predict and the probability of precipitation or dissolution of some carbonate minerals (such as calcite, dolomite) and evaporites (such as anhydrite, gypsum, and halite) along the Gorganrood River. Then, the trend of changes in Langelier, Ryznar, Puckorius, Larson-Skold corrosion indices, corrosion ratio, and the calcium carbonate precipitation potential of Gorganroud River at four stations was investigated. Next, a one-way ANOVA test was used to investigate the significance level of indices in the studied stations. Finally, the relationship between mineral saturation indices and corrosion indices was investigated.  

    Results and discussion

    Based on the accumulation and distribution pattern of the samples in the triangular diagram, the dominant water type in the Gorganroud River is bicarbonate on the margin of heights, and as it enters the plain and the chloride ion concentration increases, it tends to reach full maturity, the sodium chloride type. Hardness increased along the water movement path. The results of saturation indices showed that the river’s water is supersaturated with carbonate minerals and undersaturated with evaporite minerals. Based on Ryznar, Puckorius and Larson-Skold indices, Gorganroud River water tends to cause corrosion. However, the precipitation rate increased from the margin of highlands to Gorgan Gulf. The results of the calcium carbonate precipitation potential and Langelier Index indicated that Gorganroud River tends to precipitation over the study area. Investigation of the relationship between saturation indices with corrosion indices and calcium carbonate precipitation potential showed linear relationships between qualitative indices and saturation indices. The results of the statistical test showed a significant difference between the calculated indices in the studied stations.  

    Conclusion

    Although based on the hydrochemical results the main factor controlling water chemistry of the Gorganroud River was the water-rock reaction, factors such as saline water intrusion of Gorgan Gulf in the lower part of the river and inflow of untreated effluents into the river caused rapid hydrochemical evolution of the river and reached the sodium chloride type. Increasing the number of physicochemical parameters along the river path in addition to increasing the water hardness, has reduced corrosion and increased precipitation rate. Statistical results showed a clear linear relationship between saturation indices and corrosion and sequestration indices in water.

    Keywords: Surface waters, Physicochemical parameters, Corrosion, Qualitative, quantitative indices}
  • آرتق گرگانلی دوجی، نادر جندقی*، مجتبی قره محمودلو، یعقوب نیک قوجق

    به‏ منظور بررسی تاثیر سیلاب اسفندماه 1397 بر تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی، پهنه سیلاب دشت انتهایی حوضه آبریز گرگان رود که به‏ طور طبیعی در معرض سیلاب قرار گرفته بود، انتخاب شد. برای بررسی تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی، به ‏ترتیب تعداد 17 و 11 حلقه چاه مشاهده‏ای با پراکنش مناسب در محدوده مطالعه شده انتخاب شد. سپس، اطلاعات کمی (سطح آب زیرزمینی) و کیفی (11 پارامتر فیزیک و شیمیایی) چاه ‏ها در دو دوره قبل و بعد از وقوع سیل جمع‏آوری شد. ابتدا تغییرات سطح آب زیرزمینی در دو دوره با آزمون T زوجی و تراز متوسط آب زیرزمینی دردشت بررسی شد. سپس، تغییرات خصوصیات فیزی کو شیمیایی در دو دوره با استفاده از آزمون T زوجی ارزیابی شد. در نهایت، تغییرات هیدروژیوشیمیایی با استفاده از دیاگرام های گیبس، دوروف و پایپر و کیفیت آب کشاورزی و شرب با استفاده از دیاگرام‏های ویلکوکس و شولر بررسی شد. نتایج آزمون T زوجی نشان داد سطح آب زیرزمینی در 2/88 درصد چاه ‏های مشاهده ‏ای بعد از وقوع سیلاب افزایش معنا‏داری داشته است. این امر باعث افزایش سطح آب زیرزمینی و همچنین، هیدروگراف واحد دشت (حدود 2 متر) بعد از وقوع سیل شده است. نتایج بررسی تغییرات پارامترهای کیفی آب زیرزمینی نشان داد در اغلب چاه‏ های مشاهده‏ای بعد از سیلاب مقدار EC، آنیون‏ها و کاتیون‏ها (به‏ جز نیترات) کاهش یافته است. این امر باعث کاهش سختی آب زیرزمینی شده، اما تاثیر چشم گیری روی تیپ و رخساره های هیدروژیوشیمیایی آب زیرزمینی سیلاب دشت مطالعه شده نداشته است. این امر می تواند ناشی از شباهت هیدروشیمیایی آب نفوذی و آب زیرزمینی آبخوان دشت باشد.

    کلید واژگان: آب زیرزمینی, آبخوان, خصوصیات فیزیکوشیمیایی, سیلاب, سیلاب دشت, گرگان رود}
    Artegh Gorganli Davaji, Nader Jandaghi *, Mojtaba G. Mahmoodlu, Yaghob Nick Ghojogh

    In order to investigate the effect of flood in March 2019 on quantitative and qualitative changes of groundwater, the floodplain at the end of Gorganroud river basin, which was naturally exposed to floods, was selected. To investigate changes in groundwater quantity and quality, 17 and 11 observation wells with suitable distribution in the study area were selected, respectively. Then, quantitative (groundwater level) and qualitative data (11 physicochemical parameters) of wells were collected in two periods before and after the floods. First, groundwater level changes in two periods were evaluated by paired T-test and average groundwater level of the plain. Then, physicochemical characteristics changes in two periods were evaluated using paired T-test. Finally, hydrogeochemical changes were assessed using Gibbs, Durov and Piper diagrams, and the water quality for agricultural and drinking purposes were investigated using Wilcox and Schoeller diagrams. Paired T-test results showed that the groundwater level in 88.2% of the observation wells after the flood had a significant increase. This has increased the groundwater level as well as the unit hydrograph of the plain (about 2 meters) after the flood. The results of changes in groundwater quality parameters showed that the amount of EC, anions and cations (except NO3) were decreased in most of the observed wells after the flood. This has reduced the hardness of groundwater but has not had a significant effect on the type and hydrogeochemical facies of floodplain groundwater. The reason can be the hydrochemical similarity of infiltrated water and groundwater of the plain aquifer.

    Keywords: Flood, Groundwater, Aquifer, physicochemical characteristics, floodplain}
  • رجب محمد عیدی، نادر جندقی*، مجتبی قره محمودلو، حجت قربانی واقعی، امین محمدی

    این پژوهش، به منظور ارزیابی عامل فرسایش پذیری خاک در اراضی لسی شرق استان گلستان و در حوزه آبخیز عرب قره حاجی به مساحت 2695 هکتار انجام شد؛ بدین منظور، از هر جزء واحد اراضی شامل تراس رودخانه ای، فلات لسی و تپه، در مجموع 42 نمونه ی سطحی (10-0) سانتی متر برداشت شد. سپس خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک شامل بافت خاک، آهک خنثی، ماده آلی، درصد ذرات شن درشت و مجموع درصد سیلت و شن خیلی ریز در آزمایشگاه اندازه گیری شد. هدایت هیدرولیکی اشباع خاک نیز در آزمایشگاه توسط دستگاه اتوماسیون هدایت هیدرولیکی اشباع خاک با روش بارافتان اندازه گیری شد. در این پژوهش فرسایش پذیری واقعی خاک، به وسیله ی شبیه ساز باران در صحرا اندازه گیری و تمامی نقشه های موردنیاز در نرم افزار GIS و با روش IDW ترسیم شد. در بررسی بافت خاک مشخص شد که 90 درصد نمونه ها، دارای بافت سیلتی لوم و 10 درصد، دارای بافت لومی است. همچنین میانگین آهک در حوزه ی مورد مطالعه، در حدود 29 درصد اندازه گیری شد که به نسبت زیاد است. نتایج نشان داد که روش واعظی، میزان فرسایش پذیری خاک را در حدود 30 برابر کمتر از روش نموگراف ویشمایر برآورد می کند. نتایج آزمون F و گیمز هاول نیز نشان داد که با احتمال 95 درصد، بین مقادیر فرسایش پذیری از روش واعظی با داده های واقعی اختلاف آماری وجود ندارد؛ در حالی که بین روش ویشمایر با داده های واقعی اختلاف آماری مشاهده می شود. نتایج روش رگرسیون چندگانه ی خطی و روش گام به گام نیز نشان داد که به ترتیب شاخص های درصد سیلت، موادآلی و آهک خنثی، مهم ترین پارمترهای تاثیرگذار در تعیین فرسایش پذیری خاک است (R2=0.9648). در این پژوهش به دلیل بالا بودن درصد آهک خنثی در تعدادی از نمونه ها (بیش از 30 درصد)، محاسبه ی عامل فرسایش پذیری خاک با استفاده از روش واعظی ممکن نبود. درنتیجه، استفاده از این روش برای مناطق مشابه نیازمند واسنجی و بروزرسانی است.

    کلید واژگان: آهک خنثی, اراضی لسی, روش واعظی, فرسایش پذیری خاک, نموگراف ویشمایر, هدایت هیدرولیکی}
    Rajab Mohammad Eidi, Nader Jandaghi*, Mojtaba Ghareh Mahmoodlu, Hojat Ghorbani Vagheie, Amin Mohammadi
    Introduction

    One of the important parameters for identifying the erosion-sensitive points is the use of soil erodibility factor, which is determined by two methods; direct and indirect methods. The direct method for calculating soil erodibility has good accuracy. However, it is economically expensive. Therefore, this method is not considered by experts. The indirect and conventional method for calculating the soil erodibility is the Wischmeier nomograph method, which was presented for non-calcareous and semi-wet soils of the United States. Since the majority of the soils in Iran are calcareous, hence in this research, the Vaezi method, which is designed for this type of soil, was used. Loess is one of the most important Quaternary sedimentary formations in northeastern Iran, which has variable sedimentation and erosion potential due to its physicochemical properties. This study was conducted to evaluate and compare the estimated values of soil erodibility (K) from two methods of Wischmeier nomograph and Vaezi method in calcareous-loess soils of Arab-Qareh-Haji watershed in the east of Golestan province.

    Methodology

    The study watershed with an area of 2595 hectares is located in the northeast of Golestan province. To perform this research, after the initial studies, the components of the land unit in the study area (including river terrace, loess plateau, and hill) were selected as the working unit. For this purpose, 42 surface samples (0-10 cm depth) were collected from each part of the land unit. In this study, the standard laboratory methods were used to determine the soil physicochemical parameters. Soil physicochemical properties, including soil texture, neutral lime, organic matter, coarse sand, very fine sand+silt, and soil structure, were measured in the laboratory. The saturation hydraulic conductivity of soil in the laboratory was estimated using the falling head method. In this research, the actual soil erodibility was measured using a rain simulator in the field (in plots of 1 m2). Then, spatial changes of soil erodibility in the study area were plotted using GIS software and inverse distance weighting (IDW) method. F-test and Games-Howell at the probability level of 0.05 were used to compare and determine the statistical difference between the estimated erodibility values (the Wischmeier nomograph and Vaezi methods) with actual data. To estimate the most effective parameter in the soil erodibility using the Vaezi method, multiple linear regression and stepwise methods were used. Statistical tests were performed using Minitab software.

    Results

    The average silt particles in the soil were measured about 60% in the Arab-Qareh-Haji watershed, which plays an important role in the soil erodibility. In this watershed, the ratio of fine sand to coarse sand was calculated about 18, and this can be one of the main causes of runoff in this area. Soil texture assessment in this watershed revealed that around 90 percent of soil samples have silt loam texture, and the rest of the samples has loam one. Also, the average lime in study area was estimated at about 29%. This amount is higher than the standard lime (15%) in the soil to create stable aggregates in the wet state. Then, soil erodibility values were determined by three methods Wischmeier nomograph, Vaezi method, and rain simulator (actual data). The results showed that the value of soil erodibility using Wischmeier nomograph was estimated at about 30.4 and 18.8 times higher than for the Vaezi method and actual data, respectively. The results of F-test and Games-Howell test with 95% probability showed that there was no significant difference between the soil erodibility from the Vaezi method and the actual data, while there was a significant difference between the Wischmeier method and the actual data. Results of multiple linear regression and stepwise methods showed that the most important variables in estimating the soil erodibility are silt, organic matter, neutral lime factors, and coarse sand, respectively (R2 = 0.9648, R2-adj = 0.9539). In this study, it was not possible to estimate the soil erodibility factor by Vaezi method due to the high percentage of neutral lime for a number of samples.

    Discussion & Conclusions

    In this study, the average lime was estimated at about 29%. This amount is higher than the standard lime (15%) in the soil to create stable aggregates in the wet state. Therefore, it seems that excess lime in the wet soil can reduce the stability of aggregates. In this watershed, a large number of tunnels and gully were observed, which indicates that this soil is erodible. The statistical analysis results showed that the soil erodibility values from the Vaezi method in this watershed were relatively close to the actual data but were less estimates, while the Wischmeier nomograph method was significantly different from the actual data and was overestimated. However, for areas where the amount of neutral lime was over 30%, the Vaezi method was not able to calculate the soil erodibility factor. Hence, for the areas where the percentage of neutral lime is lower than 30%, the use of the Vaezi method is more suitable than the Wischmeier nomograph method, and for areas where the percentage of neutral lime is higher than 30%, the model needs to be calibrated and updated.

    Keywords: Neutral lime, Loess lands, Vaezi method, Soil erodibility, Wischmeier nomograph, Hydraulic conductivity}
  • مجتبی قره محمودلو*، مصطفی رقیمی، مریم صیادی، فرزاد احمدی، مریم رمضانی مجاوری
    زمینه و هدف

    امروزه در اکثر کشورهای جهان و از جمله ایران، استفاده از آب آشامیدنی بسته بندی شده روند صعودی داشته است. به طوری که در حال حاضر بیش از 100 برند مختلف آب آشامیدنی بسته بندی شده در ایران تولید و توزیع می گردد. این مطالعه به منظور ارزیابی کیفیت آب های بسته بندی شده ایرانی و خارجی در مقایسه با آب شرب شهری گرگان و گنبدکاووس انجام شد.

    روش بررسی

    این مطالعه توصیفی - تحلیلی روی آب های آشامیدنی بسته بندی شده از 56 برند مختلف ایرانی و خارجی، 8 برند تولید شده در استان گلستان در مقایسه با تعدادی نمونه آب شرب از شهرهای گرگان و گنبدکاووس انجام شد. برای بررسی کیفی نمونه ها، پارامترهای فیزیکوشیمیایی با استانداردهای ملی آب ایران 1053 و WHO مقایسه گردید. نمودارهای استیف و پایپر برای تعیین تیپ و رخساره هیدروشیمیایی نمونه های آب ترسیم شد. از دیاگرام های گیبس و شولر به ترتیب برای تعیین عوامل کنترل کننده شیمی نمونه های آبی و همچنین کیفیت آب برای شرب استفاده شد.

    یافته ها:

     غلظت پارامترهای فیزیکوشیمیایی (بجز بی کربنات) در محدوده استاندارهای ملی آب شرب 1053 و WHO قرار داشتند. میانگین غلظت نیترات در تمام آب های آشامیدنی بسته بندی شده و شرب در محدوده استاندارد قرار داشتند. غلظت فلوراید تمام آب های آشامیدنی بسته بندی شده و شرب در محدوده استاندارد WHO قرار داشتند. تنها 14 نمونه از کل نمونه های آب آشامیدنی بسته بندی شده و شرب در محدوده استاندارد ملی آب ایران 1053 بودند. غلظت کل جامدات محلول و سختی کل آب های آشامیدنی بسته بندی شده و شرب در محدوده استاندارد ملی آب 1053 قرار داشتند. همچنین بین پارامترهای شیمیایی منیزیم، سدیم، کلراید و نیترات اندازه گیری شده در آب های آشامیدنی تولید شده در استان گلستان با نمونه های آب های شرب شهرهای گرگان و گنبدکاووس اختلاف آماری معنی داری مشاهده شد (P<0.05).

    نتیجه گیری:

     میزان فلوراید آب های آشامیدنی بسته بندی شده و شرب مورد بررسی در شهرهای گرگان و گنبدکاووس کمتر از حد مطلوب ارزیابی شد که نیاز به فلویورزنی است. کیفیت آب های آشامیدنی بسته بندی شده استان گلستان در مقایسه با آ ب های شرب شهرهای گرگان و گنبدکاووس وضعیت مطلوب تری داشتند.

    کلید واژگان: کیفیت آب, آب شرب, نیترات, فلوراید}
    Mojtaba G.Mahmoodlu*, Mostafa Raghimi, Maryam Sayadi, Farzad Ahmadi, Maryam Ramezani Mojaveri
    Background and Objective

    The use of packaged drinking water is on the rise nowadays in most countries, including Iran. Currently, more than 100 different brands of packaged drinking water are produced and distributed in Iran. This study was done to evaluate the quality of Iranian, foreign packaged drinking waters and municipal drinking water in Golestan Province, north of Iran.

    Methods

    This descriptive-analytical study was done on 56 packaged drinking waters of different Iranian and foreign brands, eight brands produced in Golestan province and a number of municipal drinking water samples were collected from Gorgan and Gonbad Kavous cities in northern Iran. To assess the quality of packaged drinking water and drinking water, their physicochemical parameters were compared with National Iranian Standards 1053 and WHO. Stiff and Piper diagrams were plotted to determine the type and hydrochemical facies of water samples. Gibbs and Schoeller diagrams were used to determine the water chemistry controlling factors of water samples and their water quality for drinking, respectively.

    Results

    The concentrations of physicochemical parameters (except bicarbonate) were within the range of national drinking water standards 1053 and WHO. The average nitrate concentration in all packaged drinking and drinking water was within the standard range. The fluoride concentration of all packaged drinking waters and drinking water was within the range of WHO standard. However, only 14 samples of all packaged drinking and drinking water samples are within the range of 1053 National Iranian Water Standard. The total concentration of soluble solids and the total hardness of packaged drinking water were within the range of 1053 NW. There was also a significant difference (P<0.05) between the chemical parameters of magnesium, sodium, chloride and nitrate in packaged drinking water produced in Golestan province with the municipal drinking water samples.

    Conclusion

    The amount of fluoride in drinking water in this study was less than desirable and required fluorination. The quality of packaged drinking water in Golestan province is better than the municipal drinking water.

    Keywords: Water Quality, Drinking Water, Nitrate, Fluoride}
  • نفیسه گرایلو، ابوالفضل طهماسبی*، مجتبی قره محمودلو، اکبر فخیره

    فشردگی خاک باعث کاهش خلل و فرج خاک و درپی آن کوچک تر شدن قطر مجاری مویینه خاک می شود. این امر دسترسی گیاه به مواد معدنی و آب منفذی را محدود می سازد. از اینرو ارزیابی تراکم خاک به منظور بهبود روش های مدیریتی در مراتع و زمین های کشاورزی و همچنین کاهش مشکلات ناشی از تراکم در محیط زیست و تولید محصول ضروری است. در این پژوهش اثر تراکم خاک بر روی رشد ریشه پنج گونه مرتعی Ferula gummosa، Agropyron elongatum، Medicago minima، Atriplex canescens و Atriplex lentiformis در مقیاس آزمایشگاهی بررسی شد. ابتدا با استفاده از ضربات چکش سه سطح تراکم (تخلخل 36، 47 و 56 درصد) در یک خاک لومی-رسی در مقیاس گلدانی تهیه شد. در مرحله بعد، از هر گونه مرتعی انتخاب شده سه عدد بذر در داخل هر گلدان با تکرار سه تایی کشت شد. پس از گذشت یک دوره 60 روزه، طول ریشه های فرعی و اصلی برای هر کدام از نمونه ها اندازه گیری شد. به منظور آنالیز آماری داده ها از آزمون تجزیه واریانس یک طرفه استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که بین میزان تراکم خاک و رشد ریشه های فرعی و اصلی تمامی گیاهان مرتعی مورد مطالعه یک رابطه خطی وجود دارد. به طوریکه با کاهش میزان تراکم، رشد ریشه های فرعی و اصلی افزایش یافته است. مقایسه رشد ریشه های اصلی و فرعی گیاهان مورد مطالعه نشان داد که رشد ریشه اصلی گیاه A. canescens در تمامی شدت های تراکم بیشتر از سایر گیاهان بوده است. علاوه بر این A. canescens تنها گیاهی است رشد ریشه های فرعی آن در تخلخل های مختلف اختلاف معنی دار با هم ندارد. همچنین در دو گیاه M. minima و A. lentiformis بین رشد ریشه های اصلی آنها در تمامی شدت های تراکم خاک اختلاف معنی داری وجود ندارد. نتایج این پژوهش نشان داد که با کاهش میزان تراکم خاک، درصد فراوانی ریشه های فرعی افزایش یافته است. بیشترین درصد فراوانی اندازه گیری شده در تمامی گیاهان مربوط به ریشه های فرعی بین 1-0 سانتی متر در تخلخل 56 درصد می باشد. از این رو با افزایش میزان تخلخل و در پی آن افزایش خلل و فرج خاک، شرایط برای رشد طولی ریشه های گیاهان مرتعی فراهم تر می شود. اگرچه که نرخ تغییرات در ریشه های فرعی به مراتب بیشتر از ریشه اصلی می باشد.

    کلید واژگان: گیاهان مرتعی, تراکم خاک, طول ریشه, ریشه اصلی, ریشه فرعی}
    Nafiseh Grayloo, Aboalfazl Tahmasbi*, Mojtaba Ghare Mahmmodloo, Akbar Fakhire

    Soil compaction reduces pore space in the soil and subsequently diminishes the diameter of capillary tubes in the soil. This limits the plantchr('39')s access to minerals and pore water. Hence, it is necessary to evaluate soil compaction in order to improve rangeland’s management as well as agricultural lands. In this study, soil compaction effect on root growth of five rangeland plant species, Ferula gummosa, Agropyrin elangatum, Medicago minima, Atriplex canescens and Atriplex lentiformis, at laboratory scale was investigated. First, three soil compaction levels (0.36, 0.47 and 0.56 persentage of porosity) for a loam-clay soil were provided using hammer dropping method within plastic pots. In the next step, three seeds from each species were cultivated in each plastic pot with three replications. After a period of 60 days, the length of main and subsidiary roots were measured. One way ANOVA test method was used for statistical analysis of data. Results shows a linear relationship between soil compaction and growth of main and subsidiary root for cultivated species. So, with decreasing in soil compaction degree, the growth of main and subsidiary root was significantly increased. Comparison of main and subsidiary root growth of the studied plant species showed that the growth of main root of Atriplex canescens was higher than other species in all soil compaction levels. Moreover, Atriplex canescens was only species in which its subsidiary roots length was not significantly different in all soil compaction levels. Also, in two plant species of Medicago minima and Atriplex lentiformis, there is not significantly different between the growth of their main roots in all soil compaction levels. Results showed that subsidiary root number increased with reducing soil compaction. The highest percentage of measured frequency in all plants is related to the subsidiary roots of 0-100 cm in porosity of 56%. Therefore, by increasing the amount of porosity and consequently increasing soil porosity, the conditions for longitudinal growth of the roots of rangeland plants are provided. However, the rate of root growth changes in the subsidiary roots is far greater than the main root.

    Keywords: Rangeland plants, Soil compaction, Root lenght, Main root, Subsidiary root}
  • مجتبی قره محمودلو، نادر جندقی، مریم صیادی

    در این پژوهش، تکامل هیدروشیمیایی و کاهش کیفیت آب رودخانه گرگانرود در فاصله حدود 100 کیلومتری از حاشیه شمالی ارتفاعات البرز تا دریای خزر بررسی شد. بدین منظور از نتایج آنالیز 11 پارامتر فیزیکوشیمیایی مربوط به چهار ایستگاه‌ هیدرومتری در طی یک دوره آماری ده ساله استفاده شد. برای بررسی تکامل هیدروشیمیایی رودخانه از نمودار‌های گیبس، استیف، پایپر، دوروف و همچنین پنج شاخص اشباع مربوط به کانی‌های کربناته، سولفاته و کلروره استفاده شد. همچنین تغییرات کیفی آب در بخش‌های شرب (با استفاده از نمودار ‌شولر)، کشاورزی (با استفاده از نمودار ‌ویلکوکس) و صنعت (با استفاده از شاخص‌های خوردگی) در طول مسیر رودخانه گرگانرود بررسی شد. در این تحقیق برای تجزیه واریانس داده ها از آزمون F و در نهایت از آنالیز خوشه‌بندی سلسله مراتبی برای تعیین تعداد عوامل تاثیرگذار بر هیدروشیمی آب استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که واکنش آب-سنگ، تبخیر و نفوذ آب شور دریای خزر از مهم‌ترین عوامل کنترل‌کننده شیمی آب رودخانه هستند. همچنین تیپ غالب آب رودخانه گرگانرود در حاشیه ارتفاعات بیکربناته می‌باشد و با ورود به دشت، تمایل به رسیدن به بلوغ کامل یعنی تیپ کلروره سدیک دارد. در تمامی ایستگاه‌ها آب رودخانه نسبت به کلسیت و دولومیت فوق اشباع، اما نسبت به انیدریت، ژیپس و هالیت تحت اشباع می‌باشند. اگرچه در جهت جریان بر میزان اشباعیت کانی‌های تبخیری افزوده می‌شود. کیفیت آب برای شرب و کشاورزی در حاشیه ارتفاعات مناسب و با ورود به دشت و در ادامه مسیر به سمت دریای خزر بشدت کاهش می‌یابد. نتایج تمامی شاخص‌های کیفی در بخش صنعت نشان‌ از افزایش خاصیت رسوب‌گذاری آب در طول مسیر رودخانه دارد. براساس نتایج آنالیز آماری، بیشترین تغییرات بین ایستگاه لزوره در حاشیه ارتفاعات و ایستگاه قزاقلی واقع در بخش میانی دشت دیده می‌شود و بعدازآن تا خروجی گرگانرود تغییرات فاحش و معنی داری بین پارامترهای کیفی مشاهده نشد.

    کلید واژگان: تکامل هیدروشیمیایی, کیفیت آب, اندیس اشباع, طبقه بندی کیفی آب, رودخانه گرگانرود}
    Ghareh Mahmoodlu.M, Jandaghi.N, Sayadi.M

    In this study, the hydrochemical evolution and qualitative deterioration of Gorganrud River water were investigated in a distance of approximately 100 km from the northern margin of the Alborz highlands to Gorgan Gulf. For this purpose, the analyses results of elven physicochemical parameters related to four hydrometric stations over a ten-year statistical period were used. Gibbs, Stiff, Piper, Durov diagrams as well as five saturation indices for carbonate, sulfate and chloride minerals were used to study the hydrochemical evolution of the river. Water quality changes from drinking (using Schoeller Diagram), agricultural (using Wilcox Diagram), industrial and (using corrosion indices) along the Gorganrud River were also investigated. In this study, F test and hierarchical cluster analysis were used to analyze the variance of data and the number of factors affecting water hydrochemistry, respectively. The results showed that rock-water reaction, evaporation, and Gorgan Gulf saline water intrusion are the most important factors controlling the river water chemistry. Also, the dominant water type of Gorganrud River at the highlands margin is bicarbonate and as it enters the plain, it tends to reach full maturity (i.e. the type of sodium chloride). At all stations, river water is supersaturated with respect to calcite and dolomite but it is under saturated with respect to anhydrite, gypsum and halite. However, evaporite minerals saturation increases in the flow direction. The quality of water for drinking and agriculture is suitable at the margins of highlands and it decreases sharply as enters the plain and pathes into the Gorgan Gulf. According to the statistical analysis results, most of the changes are observed between the Lazoure Station at the highlands margin and the Qazaghli Station in the middle parts of the plain and after that no significant changes is observed between the quality parameters as far as Gorganroud outlet.

    Keywords: Hydrochemical evolution, Water quality, Saturation index, Water quality classification, Gorganroud river}
  • نادر جندقی*، علی حشمت پور، مجتبی قره محمودلو، سعیده پسند

    در این مطالعه، قسمتی از حوزه آبخیز گرگانرود برای ارزیابی اثر خشکسالی بر روی 13 پارامتر فیزیکوشیمیایی آب انتخاب شد. پس از جمع آوری آمار ایستگاه های هواشناسی و هیدرومتری در یک دوره 43 ساله (1393-1350)، با استفاده از روش شاخص بارندگی استاندارد و میانگین متحرک، دوره خشکسالی شاخص 5 ساله تعیین شد. سپس با استفاده از آمار ایستگاه های هیدرومتری موجود، پارامترهای کیفی آب برای یک دوره طولانی مدت و یک دوره خشکسالی شاخص تهیه شد. میانگین غلظت اکثر آنیون ها و کاتیون ها، هدایت الکتریکی و نسبت جذب سدیم از بالادست به پایین دست رودخانه روند افزایشی داشته به طوریکه این افزایش در ایستگاه انتهایی گرگانرود حدود 7 برابر سرشاخه های آن در دوره خشکسالی است. میانگین اکثر آنیون ها، کاتیون ها، هدایت الکتریکی و نسبت جذب سدیم در دوره خشکسالی نسبت به دوره طولانی مدت افزایش یافته است. بر اساس دیاگرام ویلکوکس، کیفیت آب کشاورزی در جهت جریان آب رودخانه کاهش یافته به طوریکه رده آب از C2S1 (مناسب برای کشاورزی) در بالادست جریان به C4S3 (مضر برای کشاورزی) در پایین دست تغییر یافته است. از این رو می توان نتیجه گرفت که وقوع دوره های خشکسالی تاثیر بسزایی بر روی فاکتورهای کیفی آب در مقایسه با دوره طولانی مدت دارد بطوریکه با کاهش میزان بارندگی و دبی رودخانه در دوره خشکسالی، کیفیت آب در بخش کشاورزی به شدت کاهش یافته است.

    کلید واژگان: آب سطحی, دیاگرام ویلکوکس, خشکسالی, شاخص بارش استاندارد, کیفیت آب}
    Nader Jandaghi *, Ali Heshmatpour, Mojtaba Ghareh Mahmoodlu, Saeedeh Pasand

    In this study, a part of the Gorganroud basin was selected to evaluate of the drought effect on 13 water physicochemical parameters. After collecting meteorological and hydrometric stations data in a period of 43-year (1350-1393), a 5-year drought index was determined using the standard precipitation index and moving average method. Then, the water quality parameters were obtained for a long-term and a drought period using the available hydrometric stations data. The average concentration of most of anions and cations, electrical conductivity, and sodium adsorption ratio have increased from upstream to downstream, so that, this increase in the downstream station is about seven times higher than its upstream station in the drought period. The average of anions, cations, electrical conductivity, and sodium absorption ratios were increase during the drought period compared to the long-term period. Using the Wilcox diagram, agricultural water quality is decreases in the direction of river flow, so that the water category changes from C2S1 (suitable for agriculture) in the upstream to C4S3 (harmful to agriculture) in the downstream. Therefore, it can be concluded that the occurrence of drought periods has a significant effect on the water quality factors in comparison with the long-term period, so that, the agricultural water quality drastically has reduced by a decrease in rainfall and subsequently decrease in river discharge within the drought period.

    Keywords: Surface water, Wilcox diagram, drought, Standard precipitation index, Water Quality}
  • مهراب آقائی، علی حشمت پور*، مجتبی قره محمودلو، سید مرتضی سیدیان
    زمینه و هدف

    کیفیت آب رودخانه ها می تواند کمک شایانی به مدیریت و برنامه ریزی منابع آب کند. این مطالعه به منظور بررسی کیفیت آب رودخانه چهل چای با استفاده از شاخص کیفیت آب های سطحی ایران IRWQISC انجام شده است.

    روش بررسی

    در این مطالعه از آب رودخانه چهل چای در 7 ایستگاه مختلف در یک دوره 6 ماهه نمونه برداری شد. سپس به منظور استفاده از شاخص کیفی IRWQISC میزان برخی از پارامترهای فیزیکوشیمایی و میکروبی در این دوره شش ماه اندازه گیری شد. پس از محاسبه میزان شاخص برای هر ایستگاه، تغییرات آن در طول رودخانه مطالعه گردید. در نهایت نتایج شاخص کیفی IRWQISC با استاندارهای موجود برای شرب و کشاورزی مورد مقایسه قرار گرفت.

    یافته ها:

     نتایج این تحقیق نشان داد که براساس شاخص IRWQISC آب رودخانه چهل چای در رده کیفی نسبتا خوب قرار می گیرد. همچنین میزان شاخص IRWQISC در جهت جریان از بالادست به سمت خروجی حوزه کاهش می یابد که بیانگر کاهش کیفت آب رودخانه است. نتایج این تحقیق نشان داد که بطور کلی رابطه مستقیمی بین دبی رودخانه و شاخص IRWQISC وجود دارد بطوریکه با افزایش میزان دبی رودخانه، میزان شاخص IRWQISC نیز افزایش یافت.

    بحث و نتیجه گیری: 

    نتایج این تحقیق نشان دادکه متوسط میزان شاخص IRWQISC در فصل بهار از فصل تابستان بهتر بوده است. تغییرات دبی و شاخص IRWQISC حاکی از یک رابطه مستقیم بین آنهاست، بطوریکه با افزایش میزان  جزیی دبی میزان شاخص نیز افزایش چشمگیری داشته است. مقایسه پارامترهای اندازه گیری شده با استاندارهای شرب و کشاورزی، نشان دادکه آب رودخانه چهل چای از نظر استاندارهای کشاورزی مناسب بوده و فاقد استاندارهای لازم در  بخش شرب می باشد. نتایج نشان داد که قبل از مصرف برای شرب باید حداقل دو تصفیه فیزیکی و میکروبی بر روی آن انجام شود.

    کلید واژگان: کیفیت آب, شاخص IRWQISC, رودخانه چهل چای, مدیریت منابع آب}
    Mehrab Aghaee, Ali Heshmatpour *, Mojtaba G. Mahmoodlu, S. Morteza Seyedian
    Background and Objective

    Rivers water quality study can be a great help to water-resource management and planning. This study was conducted to investigate the water quality of Chehelchay River using the IRWQISC.

    Method

    In this study, water samples were collected from seven different stations along Chehelchay River during a period of 6 months. In order to use IRWQISC, the physicochemical and biological some parameters were measured. After calculating the IRWQISC values for each station, the changes in the IRWQISC values were investigated along river. Then, the results of IRWQISC were compared drinking water and agriculture water standards.

    Findings

    The results of this study showed that Chehelchay River water was situated in a relatively good quality category based on the IRWQISC. IRWQISC diminished in the flow direction from the upstream sampling point to the outlet of basin resulting in a reduction in water quality of river. Results also showed that there is a direct relationship between IRWQISC and the rate of discharge so that the value of IRWQISC increases with increasing the rate of discharge.

    Discussion and Conclusion

    The results of this study showed that the average IRWQISC index was better than summer season in spring. Flow changes and IRWQISC index indicate a direct relationship between them, with a slight increase in the rate of fluctuation. Comparison of parameters used in IRWQISC with drinking water and agriculture water standards showed the Chehelchay River water is suitable only for agriculture uses and it cannot be used for drinking purposes. Results showed that water purification must be performed to remove fecal coliform and reduce turbidity of water before using as a drinking water source.

    Keywords: Water quality, IRWQISC Index, Chehelchay River, water resources management}
نمایش عناوین بیشتر...
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال