فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال دهم شماره 4 (پیاپی 40، تابستان 1400)

فصلنامه حفاظت منابع آب و خاک
سال دهم شماره 4 (پیاپی 40، تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/31
  • تعداد عناوین: 9
|
  • حامد کریمی، محمدعلی ایزدبخش*، بهروز یعقوبی، سعید شعبانلو صفحات 1-14

    در این مطالعه، بارندگی دراز مدت شهر بابلسر توسط یک مدل هوش مصنوعی بهینه یافته شبیه سازی شد. برای اینکار، ماشین آموزش نیرومند (ELM) و تبدیل موجک (wavelet transform) با همدیگر ترکیب شدند. لازم به ذکر است که مقادیر بارندگی ها به صورت ماهیانه از سال 1951 تا 2019 بکار گرفته شدند که 70 درصد آنها برای آموزش این مدل هوش مصنوعی و 30 درصد باقیمانده برای آزمون آن استفاده گردید. در ابتدا، توابع فعال سازی مدل ماشین آموزش نیرومند مورد بررسی قرار گرفتند که بهترین آن شامل تابع فعال سازی sigmoid انتخاب شد. همچنین، تاخیرهای داده های سری زمانی با استفاده از تابع خود همبستگی معرفی شدند که با استفاده از این تاخیرها، چهار مدل ماشین آموزش نیرومند تعریف گردید. با اجرای یک تحلیل حساسیت، مدل برتر ELM معرفی شد. مقادیر ضریب همبستگی (R)، شاخص عملکرد (VAF) و شاخص پراکندگی (SI) برای مدل برتر ELM به ترتیب مساوی با 524/0، 064/27 و 819/0 محاسبه شدند. علاوه بر این، موجک های مادر مختلف مورد بررسی قرار گرفتند که dmey به عنوان بهترین موجک مادر انتخاب شد. تبدیل موجک دقت مدل سازی را به شکل قابل توجهی افزایش داد. به عنوان مثال، شاخص عملکرد مدل ترکیبی WELM مساوی با 461/86 بدست آمد. لازم به ذکر است که مدل ترکیبی نیز برای سه سطح تجزیه مختلف مورد بررسی قرار گرفت که بهترین سطح تجزیه مدل ترکیبی معرفی گردید. لازم به ذکر است که تاخیرهای شماره (t-1) و (t-12) به عنوان موثرترین تاخیرهای داده های سری زمانی شناسایی شدند.

    کلیدواژگان: بارندگی، بابلسر، شبیه سازی، ماشین آموزش نیرومند، تبدیل موجک
  • الهام حبیبی، راضیه لک، حسین ترابی گلسفیدی*، شهلا محمودی، حمیدرضا ممتاز صفحات 15-34

    با توجه به بحران زیست محیطی دو دهه اخیر و خشک شدن بخش هایی از دریاچه ارومیه و تاثیرگذاری آن بر زمین های کشاورزی اطراف، این مطالعه با هدف شناسایی کانی ها در خاک های متاثر از مواد مادری مختلف به منظور درک ارتباط متقابل خاک با مواد مادری و پیش بینی روند تغییرات آنها انجام شد. در این پژوهش 26 خاکرخ بر روی مواد مادری مختلف حفر و تشریح گردید واز بین آنها 13 خاکرخ شاهد مورد بررسی دقیق قرار گرفتند. نتایج کانی شناسی رس حاکی از حضور کانی های رسی ایلایت، اسمکتیت، کلریت، کایولینیت، ورمی کولیت و پالیگورسکیت در این منطقه می باشد. حضور پالیگورسکیت در خاکرخ ها دارای دو منشا پدوژنیک و به ارث رسیده از مواد مادری می باشد. همچنین کانی های کایولینیت و کلریت به دلیل عدم شرایط لازم برای تشکیل پدوژنیک، به ارث رسیده از مواد مادری است. ایلایت در بیشتر خاک ها منشا موروثی داشته و درخاکرخ هایی که کاربری زراعی داشتند، جذب پتاسیم توسط کانی های انبساط پذیر انجام شده و در سطح خاک تغییر شکل یافته و ایلایت را تشکیل دادند. منشاء اسمکتیت نیز در برخی از خاک های این منطقه پدوژنیکی بوده و احتمالا از هوازدگی ایلیت به وجود آمده است و در برخی دیگر توارثی است، چون در سنگ بستر آنها نیز مشاهده شده است. ورمیکولیت های موجود در این منطقه نیز اغلب منشا پدوژنیکی دارند و حاصل از هوا دیدگی میکا و کلریت می باشند. نتایج تحقیق حاکی از این است که مواد مادری متفاوت، تاثیر زیادی در خصوصیات فیزیکوشیمیایی و مقدار نسبی کانی های خاک در این منطقه داشته است.

    کلیدواژگان: خاکرخ، اسمکتیت، ایلایت، کائولنیت، پالیگورسکایت
  • آزاده فلسفیان*، علی پناهی صفحات 35-48

    پایداری کشاورزی دشت شبستر به عنوان یکی از قطب های کشاورزی استان آذربایجان شرقی بواسطه برداشت های بی رویه از منابع آب زیرزمینی تحت تاثیر قرار گرفته است. تعیین الگوی بهینه کشت متناسب با منابع و محدودیت های منطقه به عنوان یکی از راهکارهای تحول در نظام کشاورزی و حرکت به سمت پایداری تعریف می شود. در این راستا، هدف از مطالعه حاضر بهینه سازی الگوی کشت محصولات کشاورزی در دشت شبستر با توجه به محدودیت آب می باشد. برای این منظور از الگوهای برنامه ریزی خطی و آرمانی تحت سناریوهای مختلف حداکثرسازی سود و حداقل سازی مصرف آب بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که اجرای الگوی بهینه کشت با هدف حداکثرسازی سود باعث گردید که میزان سود کشاورز و مصرف آب به ترتیب 2/382 و 3/44 درصد افزایش و تحت هدف حداقل سازی مصرف آب، میزان سود کشاورز و مصرف آب به ترتیب 6/90 و 87/22 درصد کاهش یابد. اما در اجرای الگوی بهینه کشت با هدف دستیابی همزمان به حداکثر سود و حداقل مصرف آب، ملاحظه شد که میزان سود 1/1 درصد افزایش و میزان مصرف آب 71/4 درصد کاهش می یابد. نتایج الگوی بهینه کشت آرمانی با دستیابی همزمان به حداکثر سود و حداقل مصرف آب حکایت از آن دارد که سطح زیرکشت جو آبی و دیم و کلزا افزایش یافته که بیشترین افزایش سطح زیرکشت مربوط به محصول کلزا که یک محصول استراتژیک است، بوده و همچنان کشت گندم دیم نیز در منطقه حفظ شده که این امر در راستایی تامین امنیت غذایی کشور حاضر اهمیت می باشد.

    کلیدواژگان: الگوی کشت، برنامه ریزی ریاضی، محدودیت آب، دشت شبستر
  • محدثه سادات فخار، بیژن نظری، محمود فاضلی سنگانی* صفحات 49-62

    توسعه یک روش جدید برای تعیین تعداد بهینه حسگر رطوبت خاک گامی مهم و اساسی در مطالعات آب و خاک و حفاظت از منابع آب و خاک در کشاورزی است. هدف از تحقیق ارایه روشی برای تعیین تعداد بهینه حسگر رطوبت خاک با استفاده از روش های زمین آماری و پایش هوشمند وضعیت آب در خاک بود. در این پژوهش، 87 نمونه به صورت یک شبکه منظم از عمق سطحی (30-0) سانتی متری برداشت شد. برای بررسی اثرتعداد حسگر، سه سطح متفاوت (همه حسگر ها، 45 و 30 حسگر) در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد با کاهش تعداد حسگر از دقت تخمین کاسته شده و اثر قطعه ای که نشان دهنده افزایش بخش تصادفی و غیر ساختاری خصوصیت است، بیشتر می شود. در حالت ماکزیمم تعداد حسگر برازش مدل به طور میانگین 2/1% درصد بیشتر از تعداد متوسط حسگر و 7/2% بیشتر از تعداد حداقل حسگر بوده است. کاهش تعداد حسگر در محاسبه واریوگرام باعث افزایش شعاع تاثیر و کاهش نسبت واریانس ساختاردار به غیر ساختاردار شده است. شعاع تاثیر ظرفیت زراعی در زمانی که تعداد حسگر در ماکزیمم حالت خود قرار دارد، نسبت به دو حالت دیگر به ترتیب 8/36% و 4/38% کمتر برآورد شده است. لذا با کاهش تعداد حسگر در هکتار، خطای تخمین به شدت افزایش می یابد. بر اساس یافته ها، استفاده از تعداد حسگر بین 20 تا 30 نمونه در 100 هکتار بهتربن نتیجه را ایجاد کرده و همچنین روش کریجینگ یک تخمین گر ممتاز برای میانیابی رطوبت شناخته شد. روش مطالعه می تواند در تعیین تعداد حسگر بهینه برای برنامه ریزی آبیاری مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: حسگرهای رطوبت خاک، تغییرات مکانی، واریوگرام، کریجینگ، کوکریجینگ
  • زهرا رحیمی نژاد، سید حبیب موسوی جهرمی*، امیر خسروجردی، حسین حسن پور درویشی، جمال محمدولی سامانی صفحات 63-80

    با در نظر گرفتن نقشی که سدهای ناهمگن می توانند در مهار سیلاب و همچنین ذخیره آب داشته باشند توجه به هیدرولیک جریان در آنها از اهمیت زیادی برخوردار است و از طرفی طراحی صحیح سدهای سنگریزه ای مستلزم بررسی دقیق رفتار جریان در این سد ها می باشد. در این راستا در تحقیق حاضر با مطالعه بر روی سدهای سنگریزه ای با رویه بتنی (CFRD)، از طریق ایجاد شکافهای مختلف برروی رویه بتنی سد در مدل آزمایشگاهی، رفتار نفوذ آب درون بدنه سد بررسی شد. ترکهای عرضی دال بتنی روی سدهای سنگریزه ای با رویه بتنی و جریان آب و نحوه کنترل آن در سدهای سنگریزه ای یکی از مهمترین مسایلی است که در طراحی سدها مورد توجه متخصصین قرار میگیرد. تعیین ضریب دبی عبوری از شیار جهت تخمین دبی عبوری امری مهم و اجتناب ناپذیر می باشد. هدف از این تحقیق محاسبه ضریب دبی شیار مستطیلی واقع در سدهای CFRD در هر دو حالت شرایط مستغرق و آزاد می باشد. پارامترهای هندسی متغیر در این مطالعه شامل ارتفاع شیار از بستر، زاویه شیار واقع شده در رویه بالادست نسبت به افق و پارامترهای هیدرولیکی متغیر شامل ارتفاع هد آب بالادست سد سنگریزه ای می باشند. در پایان با استفاده از آنالیز ابعادی و آنالیز معادلات غیرخطی دو معادله برای پیش بینی ضریب دبی عبوری از شیار بالادست سد CFRD در دو حالت آزاد و مستغرق توسعه داده شد. معادلات توسعه داده شده تطابق خوبی (ضریب همبستگی 0.988 (جریان آزاد) و 0.984 (جریان مستغرق)) با نتایج آزمایشگاهی دارند.

    کلیدواژگان: سد سنگریزه‏ای با رویه بتنی(CFRD)، شیار مستطیلی، ضریب دبی روزنه، ضریب دبی شیار
  • مرتضی میری*، راضیه پیله وران، مهران لشنی زند، علی اکبر نوروزی صفحات 81-94

    هدف مطالعه حاضر، شبیه سازی اندازه ذرات گرد و غبار جوی به منظور آشکارسازی چشمه های گسیل آن ها به مناطق غرب و جنوب غرب ایران می باشد. در این راستا از روش های مدلسازی عددی و سنجش از دوری برای رخدادهای شدید ژوییه 2008 و 2009 استفاده شد. داده های مورد استفاده شامل کدهای هواشناسی و میزان دید افقی ایستگاه های سینوپتیک، محصول AOD سنجنده مودیس و داده های NCEP/NFL برای اجرای مدل WRF Chem است. نتایج بررسی اندازه ذرات معلق جو روی تصاویر ماهواره ای نشان داد که ذرات موجود در جو اندزه ای کمتر از یک میکرومتر دارند که این اندازه بیانگر ماهیت گرد و خاکی بودن آنها در جو مناطق غرب و جنوب غرب ایران طی دوره های مورد مطالعه است. بر طبق خروجی مدل عددی WRF-Chem در هر دو رویداد گرد و غبار، مناطق واقع در شمال غرب کشور عراق (مرز بین عراق و سوریه)، مناطق شرقی سوریه و مناطق شرقی عراق (هورالعظیم) به عنوان چشمه های اصلی گسیل ذرات گرد و خاک برای منطقه مورد مطالعه، شناسایی شدند. گرد و غبارهای منشاء گرفته از این مناطق در یک راستای شمال غربی - جنوب شرقی و با گستردگی مکانی و زمانی قابل توجه (تداوم بیش از 3 روز و گسترش مکانی بیش از 3 استان) مناطق غربی و جنوب غربی ایران را تحت تاثیر قرار می دهند. براساس نتایج بدست آمده از این پژوهش، تصاویر AOD سنجنده مودیس و شبیه سازی های مدل WRF Chem برای شناخت ویژگی ها و مناطق منشاء گرد و غبارهای شدید ورودی به منطقه غرب و جنوب غرب ایران از کارایی قابل قبولی برخوردار می باشند.

    کلیدواژگان: سنجش ازدور، عمق نوری، انگستروم، WRF، گرد و غبار
  • کوروش آزاد جلودارلو*، امین صادقی صفحات 95-108
    در این پژوهش تغییرات کمی منابع آب زیرزمینی دشت اردبیل با استفاده از برونداد اقلیمی HadGEM2-ES و ابزارهای هوش مصنوعی Eureqa برای سه دوره آتی (1418-1400، 1438-1420 و 1440-1458) تحت سه سناریوی اقلیمی (RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5) پیش‏ نمایی شد. نتایج نشان داد بیشترین کاهش دبی در فصل تابستان به میزان 27% خواهد بود، این در حالی است که افزایش رواناب سطحی در فصل زمستان تا 12% نیز پیش ‎بینی می‎شود. علت این امر ادامه روند گرمایش جهانی است که منجر به ذوب سریع‏ تر برف‏ های زمستانی خواهد شد. نتایج مدل ها حاکی از کاهش تراز آب زیرزمینی در تمام ماه‏ های سال در دوره‏ های آتی است که این کاهش در همه دوره- سناریوها معنی‏ دار بوده است. به طور متوسط تراز آب زیرزمینی بین 1/2 تا 3/2 متر کاهش خواهد یافت. کاهش بارش و دبی در فصل تابستان - که مصادف با دوره رشد گیاه است - افزایش برداشت از منابع زیرزمنی را نیز شدت خواهد بخشید. این امر منجر به تشدید بحران آب در منطقه خواهد شد.
    کلیدواژگان: پیش ‏نمایی، تغییر اقلیم، دشت اردبیل، منابع آب
  • بهروز محسنی*، کاکا شاهدی، محمود حبیب نژاد، عبدالله درزی نفت چالی صفحات 109-126

    مدیریت بهینه منابع آب در حوضه های دارای کاربری های متنوع، مستلزم پیش بینی مناسب واکنش منابع آب با استفاده از مدل های کارآمد می باشد. در این تحقیق از مدل SWAT برای شبیه سازی منابع آب سطحی و زیرزمینی در دشت بهشهر- بندرگز استفاده شد. پس از تحلیل حساسیت، واسنجی و صحت سنجی داده های جریان، در دوره-های 2013-2007 و 2017-2014 انجام شد. شبیه سازی تراز آب زیرزمینی از طریق شبیه سازی میزان تغذیه در هر واحد پاسخ هیدرولوژیک (HRU) صورت گرفت. نتایج تحلیل حساسیت، 14 پارامتر صعود از آبخوان کم عمق، زمان تاخیر انتقال آب از آخرین پروفیل لایه خاک به سطح آب زیرزمینی، عمق اولیه آب در آبخوان کم عمق و عمیق، نفوذ به آبخوان عمیق، ضریب آلفا جریان پایه، ظرفیت آب قابل دسترس خاک، شماره منحنی رواناب، متوسط بیشترین شیب، ضریب جبران تبخیر خاک، عامل حفاظت فرسایش خاک، ضریب زبری مانینگ، عرض نوار صافی و فاکتور جبران تبخیر خاک را به عنوان حساس ترین پارامترها نشان داد. به منظور ارزیابی مدل از معیارهای عملکردی ضرایب نش- ساتکلیف (NS) و همبستگی (R2) استفاده شد. این ضرایب به ترتیب در مرحله واسنجی 56/0 تا 93/0 و 74/0 تا 00/1 و در مرحله صحت سنجی 56/0 تا 84/0 و 66/0 تا 92/0 برآورد شدند که بیانگر دقت قابل قبول مدل در شبیه سازی جریان بود. در مقایسه تغییرات تراز مشاهده ای و شبیه سازی شده، ضرایب NS (81/0) و R2 (91/0) حاکی از کارآیی مدل در شبیه سازی تراز آب زیرزمینی بود. براساس نتایج بیلان آب، از مجموع آب ورودی به دشت، بخش اعظم آن (60%) صرف تبخیر- تعرق، 18 درصد سهم رواناب سطحی و بخش اندکی (22%) به نفوذ اختصاص یافت.

    کلیدواژگان: تحلیل حساسیت، بیلان آب، واحد پاسخ هیدرولوژیکی، نفوذ
  • ابراهیم یوسفی مبرهن*، منصور قدرتی، محمد خسروشاهی صفحات 127-142

    فرسایش بادی و حرکت ماسه های روان، بعنوان یکی از فرآیندهای مهم تخریب سرزمین و یک چالش جدی در ایران به شمار می رود. در این تحقیق تلاش شد با درنظرگرفتن شرایط آب و هوایی، فراوانی روزهای گرد و غبار در ایستگاه های سینوپتیک استان سمنان برآورد شود. همچنین میزان فعالیت تپه های ماسه ای براساس شاخص لنکستر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق در طول دوره آماری 15 سال (2003-2017) نشان داد ایستگاه دامغان با 10 درصد بادهای فرساینده و تعداد 1058 روز توام با گرد و غبار و ایستگاه شاهرود با 1 درصد بادهای فرساینده و تعداد 58 روز توام با گرد و غبار به ترتیب بیشترین و کمترین درصد فراوانی بادهای با سرعت بیشتر از سرعت آستانه فرسایش بادی را به خود اختصاص داده اند. نتایج حاصل از شاخص لنکستر نشان داد که شهرستان دامغان با بالاترین شاخص، دارای پتانسیل فعالیت رسوبات بادی «کاملا فعال» می باشد و لذا تثبیت تپه های ماسه ای امری ضروری برای کاهش خسارات ناشی از فعالیت تپه های ماسه ای در این منطقه است. نتایج پیش بینی اثرات تغییر احتمالی عوامل اقلیمی بر تحرک پذیری ماسه های روان در ایستگاه منتخب استان نشان داد که حساسیت تحرک پذیری ماسه نسبت به تغییرات افزایش ناشی از باران بیشتر از سرعت باد و نسبت به تغییرات کاهش ناشی از باران کمتر از سرعت باد می باشد و اگر مقادیر میانگین سرعت باد 30 درصد در آینده کاهش یابد و یا مقدار بارندگی به مقدار 30 درصد افزایش یابد، وضعیت تپه ها از حالت کاملا فعال به فعال تغییر خواهد کرد.

    کلیدواژگان: اقلیم، رسوبات بادی، سمنان، شاخص لنکستر، گرد و غبار
|
  • Hamed Karimi, Mohammad Ali Izadbakhsh *, Behrouz Yaghoubi, Saeid Shabanlou Pages 1-14

    In this study, the long-term rainfall in Babolsar city was simulated by means of an optimized AI model. To do this, the extreme learning machine (ELM) and the wavelet transform (WT) were combined. It should be stated that the monthly rainfall values from 1951 to 2019 were applied, meaning that 70% of the observed values were employed to training the AI models and 30% of rest were utilized to testing these models. Firstly, the activation functions of the ELM models were evaluated; as a result, the sigmoid was chosen as the best activation function. Moreover, the lags of time series were introduced using the autocorrelation function (ACF) that four ELM models were defined through those identified lags. By performing a sensitivity analysis, the superior ELM model was introduced. The values of correlation coefficient (R), variance accounted for (VAF), and scatter index (SI) for the ELM model were respectively computed to be 0.524, 27.064, and 0.819. Furthermore, different mother wavelets were examined and the “dmey” was opted as the best mother wavelet. The wavelet transform enhanced the accuracy of the simulations significantly. For instance, the VAF index for the hybrid WELM model equaled to 86.461. It is noteworthy that the hybrid model was evaluated for different decomposition levels (DL) and then the best one was detected. Also, the (t-1) and (t-12) lags were identified as the most effective input lags.

    Keywords: Rainfall, Babolsar, Simulation, Extreme learning machine, Wavelet Transform
  • Elham Habibi, Raziyeh Lak, Hossein Torabi Golsefidi *, Shahla Mahmodi, Hamidreza Momtaz Pages 15-34

    According to the environmental crisis of the last two decades and the drying of some parts of the Urmia Lake and its impact on the surrounding agricultural lands, this study aimed to identify minerals in soils in different parent materials in order to understand the interaction of soils with parent materials and to predict their change trends. Twenty six soil profiles were described on different parent material and thirteen were selected as index profiles and studied precisely. Clay mineralogy results indicated the presence of clay minerals of illite, smectite, chlorite, kaolinite, vermiculite and palygorskite in this area.The presence of palygorskite in the profiles had two origins, pedogenic and inherited from parent material. Also, kaolinite and chlorite minerals are inherited from parent materials due to the lack of conditions for pedogenic formation. Illite was inherited in most soils and in profiles with agricultural use, potassium adsorption was carried out by expanded minerals and formed the illite on the soil surface. The origin of smectite was also pedogenic in some soils of this region, probably due to illite weathering, and in others it was hereditarym, Because they have also been observed in their parent rocks.Vermiculites in this area were also often of pedogenic origin and are derived from mica and chlorite. The results showed that different parent materials have a high effect on soil physicochemical and the amount of minerals in this area.

    Keywords: Soil Profiles, Smectite, Ilite, Kaolinite, Palygorskite
  • Azadeh Falsafian *, Ali Panahi Pages 35-48

    According to Iran's semi-arid and dry climate, water as one of the limiting factors of production plays an important role in determining the type and combination of farming activities. Adverse effects of reduction of Water Resources in many areas of Iran's agriculture are considerable. It seems that these undesirable effects are so evident in Shabestar plain as one of the agricultural poles of the West Azerbayjan province and excessive underground water harvesting have affected the agricultural sustainability of the case study region. Determining optimal cropping pattern according to the resources and constraints of each region is considered as one approaches to the evolution in the agricultural system and moving towards sustainability. The main purpose of this study is to determine the optimal cropping pattern in the Shabestar plain subject to the water constraint. For this purpose, linear programming and goal programming methods were used, under some scenarios in order to achieve maximum profit and minimum water consumption. The results of optimal pattern under profit maximization goal show that the profit and water consumption increase by 382.2 and 44.3 percent respectively and also minimizing water consumption objective associates with decreasing 90.6 and 22.78 percent framing profit and water consumption, respectively. However, considering the optimal cropping pattern under the scenario of achieving profit maximization and minimum water consumption simultaneously, shows profit increase by 1.1 percent and water consumption decrease by 4.71 percent. Under this situation, the acreage of irrigated barley, rained barley and rapeseed had increased.

    Keywords: crop pattern, Goal Programming, Shabestar plain, Water Constraint
  • Mohadese Sadat Fakhar, Bijan Nazari, Mahmood Fazeli Sangani * Pages 49-62

    The development of an accurate for monitoring the soil moisture is very important step in soil and water conservation activities and studies. The purpose of this study is to provide solutions to optimally determine the number of sensors required to monitor soil moisture bases on geostatistical approaches and intelligent monitoring of the water status in soil. In this research, 87 samples were taken as a regular network from the surface depth (0-30) cm. Three levels of the samples number were considered. By decreasing the samples number, the estimation accuracy decreases and the component effect increases, that indicates an increase in the random and non-structural part of the property. With the high sample number, the fitness of the model was 1.2% and 2.7% more than when the average and the minimum sample number. Reducing the samples has increased the radius of effect and decreased the ratio of structural to non-structural variance of properties. So the radius of effect of field capacity when the sensors number is at its maximum level is 36.8% and 38.4% less than the other two levels, respectively. As the samples number decreases, the estimation error increases sharply. Based on the findings, the use of between 20 and 30 sensors per 100 hectares produced the best results. The kriging method was an excellent estimator for moisture mediation. The proposed method can be used in determining the optimal sensors number for irrigation planning.

    Keywords: Soil moisture sensors, Spatial Changes, Variogram, Kriging, Cokriging
  • Zahra Rahiminejad, Sayed Habib Musavi-Jahromi *, Amir Khosrojerdi, Hossien Hassanpour Darvishi, Jamal Mohammad Vali Samani Pages 63-80

    Considering the role of heterogeneous dams in flood control and also water storage, its very important to consider the flow hydraulic in them. On the other hand, proper design of Rockfill dams requires accurate study of flow behavior in these dams. In this regard by studying the concrete-face rockfill dam (CFRD) in the present study, by creating different cracks on the concrete face of the dam in the laboratory model, the water infiltration behavior inside the dam body was investigated. Transverse cracks of concrete slab on CFRD Dam and water flow and how to control it in CFRDs is one of the most important issues considered by experts in the design of dams. Determining the discharge coefficient of the groove to estimate the flow rate is important and unavoidable. The purpose of this study is to calculate the discharge coefficient of a rectangular groove located in the concrete surface upstream of the CFRD in both submerged and free conditions. Variable geometric parameters in this study include the height of the groove from the bed, the angle of the groove located upstream of the horizon and the variable hydraulic parameters include the height of the water head upstream of the CFRD. two equations were developed using dimensional analysis and nonlinear equation analysis, in order to predict the CD of the upstream groove of a CFRD dam in both free and submerged states. The equations are in good agreement (correlation coefficient of 0.988 (free ) and 0.984 (submerged )) with experimental results.

    Keywords: concrete-face rockfill dam (CFRD), discharge coefficient of the groove, orifice discharge rate, Rectangular groove
  • Morteza Miri *, Razieh Pilehvaran, Mehran Zand, Ali Akbar Noroozi Pages 81-94

    Aerosols play an important role in balancing Earth and atmosphere energy. In the last two decades, aerosols have been recognized as one of the key factors in the global climate change assessment. The purpose of this study, Determine the nature of atmospheric aerosols and simulation of the concentration of these particles in order to detect the sources of their emissions to the west and southwest regions of Iran. In order to, two types of information, including horizontal visibility of data from meteorological stations and the optical depth (AOD) MODIS were used Two dust events July 5, 2009 and July 1, 2008.In order to determine the nature of atmospheric aerosols, in the software of the 〖ENVI〗^(@ ) 5.3 , the atmospheric aerosol particle size was calculated using the Deep Blue Aerosol Angstrom Exponent Land algorithm and mapped to the Arc GIS and Then they were analyzed. In order to detect the particle emission sources and Simulation of their concentration was performed using the WRF-Chem coupled numerical model, using the advanced MADE-SORGAM scheme. The results of the remote sensing method showed that the aerosol particles in the western and southwestern regions of Iran have a dusty nature. According to the output of the WRF-Chem numerical model in the both of the dust events, the northwestern regions of Iraq and its center were identified as the main sources of dust emissions.

    Keywords: Remote sensing, optical depth, Angstrom, WRF, Aerosol
  • Kurosh Azad Jelodarlu *, Amin Sadeqi Pages 95-108
    In this study, quantitative changes of groundwater resources were projected in Ardabil plain using HadGEM2-ES climatic output and Eureqa artificial intelligence tools for the three future periods (1418-1400, 1438-1420 and 1440-1458) under three emission scenarios (RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5). The results showed that the largest decrease in discharge in summer will be 27%, while the increase in surface runoff in winter is expected to be 12%. The reason for this is the continuation of global warming, which will lead to faster melting of winter snow. The results of the models indicated a decrease in groundwater level in all months of the year in future periods, which has been significant in all periods-scenarios. The groundwater level will decrease between, on average, 1.2m to 3.2m. Reduction rainfall and discharge in the summer - which coincides with the growing season - will also intensify the increase in groundwater harvesting. This will exacerbate the water crisis in the region.
    Keywords: Ardabil plain, Climate Change, Projection, Water resources
  • Behrouz Mohseni *, Kaka Shahedi, Mahmoud Habibnejhad, Abdullah Darzi-Naftchali Pages 109-126

    Optimal management of water resources in a plain with land uses requires proper prediction of water resources response using efficient models. In this research, Soil and Water Assessment Tools (SWAT) model was used to simulate surface and groundwater resources in Behshahr - Bandar-e-Gaz Plain. After analysis the sensitivity, calibration and validation of the model was performed based on river flow data of 2007- 2013 and 2014- 2017, respectively. Groundwater table simulation was done by simulating the recharge rate per hydrological response unit (HRU). The results of sensitivity analysis showed that the parameters GW_REVAP, GW_DELAY, SHALLST, DEEPST, RCHRG_ DP, ALPHA_BF, SOL_AWC, CN, HRU_SLP, ESCO, USLE_P, OV_N, FILTERW and EPCO were the most sensitive parameters. In order to evaluate of the model, the performance criteria of Nash- Sutcliffe (NS) and Correlation coefficient (R2) were used. In the calibration stage, these coefficients ranged from 0.56 to 0.93 and 0.74 to 1.00, respectively, and in the validation process were in the range of 0.56 to 0.84 and 0.66 to 0.92, respectively, indicating the acceptable accuracy of the model in river flow simulation. Comparing the observed and simulated water table depths, NS (0.81) and R2 (0.91) coefficients indicated the capability of the model to simulate groundwater level. According to the results of the water balance analysis, the most of the total water input to the plain, it’s 60% was used for evapotranspiration and it’s small parts as 18% and 22% allocetaed to surface runoff and infiltration, respectively.

    Keywords: Sensitivity analysis, Water balance, HRU, Infiltration
  • Ebrahim Yousefi Mobarhan *, Mansor Ghodrati, Mohammad Khosroshahi Pages 127-142

    Wind erosion and the movement of quicksands are considered as one of the important processes of land degradation and a serious challenge in Iran. In this study, an attempt was made to estimate the frequency of dust days in synoptic stations of Semnan province by considering the weather conditions. Also, the activity of sand dunes based on Lancaster index was examined. The results of this study during the statistical period of 15 years (2003-2017) showed Damghan station with 10% of erosive winds and 1058 days with dust and Shahroud station with 1% of erosive winds and 58 days with dust and Dust has the highest and lowest percentages of winds with speeds higher than the wind erosion threshold, respectively. The results of Lancaster index showed that Damghan city with the highest index has the potential of "fully active" wind sediments and therefore the stabilization of sand dunes is essential to reduce the damage caused by the activity of sand dunes in this area. The results of predicting the effects of possible changes in climatic factors on the mobility of quicksand in the selected station of the province showed that the sensitivity of sand mobility to changes due to increase in rain more than wind speed and to changes in decrease due to rain less than wind speed and if the average wind speed decreases by 30% in the future or the amount of rainfall increases by 30%, the condition of the hills will change from fully active to active.

    Keywords: climate, Eolian sediment, Lancaster index, Sand, dust storm, Semnan