فهرست مطالب

نشریه پژوهش های آبخیزداری
پیاپی 133 (زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/22
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فرشاد سلیمانی ساردو، سارا کرمی، فرزانه وکیلی تجره* صفحات 2-15

    پدیده ی گرد و غبار یکی از دشواری های زیست محیطی در منطقه ی ایران مرکزی است، به طوری که سالانه زیان های زیادی به  بوم نظام های طبیعی و انسانی وارد می کند. ذره های گرد و غبار سبب بیماری های تنفسی پرشماری شده است و از این راه بر تن درستی جامعه تاثیر می گزارد. کاهش دید ناشی از رخ دادهای گرد و غبار هر ساله سبب لغوشدن پروازها و تصادف های جاده یی شده است و سبب زیان های مالی و جانی بسیاری می شود. پژوهش در این باره و شناسایی منشاء و چشمه های گرد و غبار اهمیت زیادی دارد. شبیه سازی و تحلیل عددی طوفان های شدید گرد و غبار با مدل های پیش بینی عددی یکی از روش های نوین پژوهش این پدیده است. هدف از این پژوهش شبیه سازی طوفان گرد و غبار 10 جولای 2014 برای کمی سازی وتحلیل عددی آن است. از مدل MACC-ECMWF بهره گرفته شد. خروجی های مدل برای کمیت های عمق دیداری هواپخش و غلظت گرد و غبار استخراج و مجموعه ی زمانی تغییر این دو کمیت در گام زمانی یک ساعته بررسی شد. تحلیل مکانی مقدار عمق دیداری هواپخش  و غلظت گرد و غبار نشان داد که بیابان مرکزی ایران در استان های سمنان، شرق اصفهان، و بیابان لوت مرکزی در شرق استان کرمان بزرگ ترین چشمه ی گرد و غبار ایران مرکزی است، و در روی داد گرد و غبار نقش مهمی دارد. بررسی مجموعه ی زمانی دو کمیت عمق دیداری هواپخش و غلظت گرد و غبار نیز نشان داد که در این پژوهش بیشینه ی مقدار آن ها در نیمه های شب حدود ساعت 23:00 بود.

    کلیدواژگان: شاخص AOD، غلظت گرد و غبار، مدل MACC-ECMWF
  • سمانه دادآفرید*، حبیب نظرنژاد، امین خسروی صفحات 16-33
    تحلیل های ریخت سنجی زمین نقش مهمی در شناخت شرایط زمین آب شناسی آبخیز ها مانند توان یابی و مدیریت منبع های آب زیرزمینی دارد. برای ترسیم شبکه ی زه کشی در چهار زیرحوزه ی دریاچه ی ارومیه مدل رقومی ارتفاع آب شناختی تهیه شد. سنجه های ریخت سنجی خطی، سطحی و پستی بلندی برای اولویت بندی توان منبع آب زیرزمینی زیرحوزه ها محاسبه شد. مقدار میانگین به دست آمده از رتبه ی سنجه ها در هر زیرحوزه نزدیک به هم، و اولویت زیرحوزه ها به ترتیب نازلو چای، باراندوزچای، شهر چای و روضه چای به دست آمد. شاخص های ریخت سنجی موقعیت پستی بلندی، شاخص ناهمواری زمین، قدرت بردار، انحنای سطح و نسبت سطح برای تهیه ی نقشه ی ارزش مکانی منبع آب زیرزمینی  بررسی شد و هر یک از نقشه ها با اندازه ی یاخته ی یکسان در هفت طبقه تهیه و طبقه بندی شد. نقشه ی شاخص های ریخت سنجی با وزن های یکسان  ترکیب شد. نقشه ی منطقه های توان دار آب زیرزمینی با ارزش 2/2 تا 5 به دست آمد. بیش ترین ارزش در نقشه ی ارزش مکانی منبع آب زیرزمینی در نقطه هایی بود که کم ترین TPI، کم ترین TRI، بیش ترین VRM، کم ترین انحنای سطح، و بیش ترین نسبت سطح را داشت. نتیجه ی به دست آمده با بررسی محل چشمه های طبیعی و چاه های بهره برداری منطقه تایید شد.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، ارزش مکانی، اولویت بندی، سنجه های ریخت سنجی، شاخص های ریخت سنجی
  • سعید نبی پی لشکریان*، محمود عرب خدری، صمد شادفر صفحات 34-52
    فرسایش تشدید شده ی خاک و تولید رسوب زیاد از دشواری های مهم در بسیاری از منطقه های ایران است. شناسایی فراگیر منطقه های بحرانی برای کاهش دادن اثر بد آن با کنش های حفاظت خاک و آبخیزداری، ضرورت دارد. با توجه به نبود ایستگاه اندازه گیری در خروجی آبخیزهای کوچک، مدل های تجربی ابزار مناسبی برای برآورد کردن فرسایش خاک و رسوب دهی است. یکی از روش های متداول در ایران مدل توان فرسایش است. هدف اصلی این تحقیق تطبیق دادن شرایط نرم افزار با طبیعت و جمع بندی نتیجه ی به دست آمده در منطقه های برگزیده ی کشور است. 63 آبخیز در نه استان که پژوهش رسوب دهی در آن انجام شده بود برای مقایسه با مقدار برآوردشده انتخاب شد. برای محاسبه ی رسوب دهی آبخیز ها، لایه های اطلاعاتی لازم برای مدل توان فرسایش بررسی، و امتیاز داده شد. مقایسه ی نتیجه ها نشان داد که در بیش تر زیرآبخیزها برآورد های مدل (0/19 تا 9/71 تن بر کیلومتر مربع در سال) کم تر از مقدار رسوب اندازه گیری شده ی آبگیرها (0/44 تا 459/64 تن بر کیلومتر مربع در سال) است. واسنجی مدل با اصلاح ضریب های جدول های مدل توان فرسایش در قالب دو حالت ممکن کل آبخیزها و پس از تقسیم به سه منطقه ی جغرافیایی انجام شد، که سبب بهبود فراوان برآوردها شد. ضریب کارآیی نش-ساتکلیف برای همه ی آبخیز ها 0/66، و برای منطقه های مرکزی، زاگرس، و شمال شرقی به ترتیب 0/68، 0/5 و 0/89 به دست آمد. به همین دلیل توصیه می شود که مدل توان فرسایش اولیه به کار برده نشود، و از مدل با ضریب اصلاح شده بهره برده شود.
    کلیدواژگان: بند کوتاه، رسوب دهی، فرسایش خاک، مدل توان فرسایش، واسنجی
  • فاطمه سلیمی مستعلی، مریم حافظ پرست مودت*، فرهنگ سرگردی صفحات 53-73
    تغییر اقلیم بر بیش تر جنبه های زندگی انسان تاثیر گزارده است به طوری که گاه پژوهش تاثیرهای مختلف تغییر اقلیم مهم تر از شناسایی و پژوهش خود تغییر اقلیم است. در این پژوهش با آورد40 ساله ی (2017-1978) رودخانه ی کمیش در مدل WEAP به شبیه سازی آب گیر سد هرسین پرداخته شد. بهینه سازی با هدف کمینه کردن کمبود نیازهای پایین دست سد و اثر حالت های ممکن اقلیمی در مدل LINGO بررسی شد. نتیجه ی کاربرد حالت های ممکن اقلیمی RCP نشان دهنده ی کاهش آورد ورودی آب گیر سد هرسین بود و خروجی دو مدل اقلیمیHADGEM2-ao  و  FGOALS-G2 افزایش بیشینه ی 5 و کمینه ی °C 3 دما در دوره های آینده است. برپایه ی حالت ممکن RCP8.5 مقدار روان آب پیش بینی شده در دوره های آینده  2059-2020 و 2099-2060 کم تر از روان آب پیش بینی شده با حالت ممکن RCP2.6 است. کاربرد روان آب خروجی با مدل بارش-روان آب با حالت ممکن RCP2.6 و RCP8.5 در مدل WEAP موجب شد شاخص اطمینان پذیری نیازهای پایین دست سد به کم تر از 80% برسد. بیش ترین مقدار شاخص اطمینان پذیری با کاربرد حالت ممکن اقلیمی با مدل HADGEM2-ao با حالت ممکن RCP2.6 در نیاز صنعت است، که در حالت شبیه سازی 77/08% بود، درحالی که در مدل بهینه به 88/42 % افزایش یافت. کم ترین مقدار شاخص اطمینان پذیری در مدل WEAP نیز 32/19% برآورد شد، که در مدل LINGO به 52/71% رسید.
    کلیدواژگان: ایهکرس، حالت ممکن اقلیمی 2، 6 و 8، 5، لینگو، ویپ
  • پیام شریفی*، سادات فیض نیا، حسن احمدی، کامران چپی صفحات 74-87
    توجه به اندازه ی نقش هر واحدهای سنگ شناسی در تولید رسوب حوزه یکی از اولویت های مهم در مدیریت آبخیز است. یکی از روش های مهم برای منشایابی رسوب روش زمین شیمیایی است که از آن برای تعیین منشا فرسایش یافته های آبخیز سد قشلاق سنندج به کارگرفته شده است. نمونه های ماده ی فرسایش یافته بررسی شده در این پژوهش واحدهای سنگ شناسی مختلف منبع تولید رسوب، و رسوب های پشت سازه های رسوب گیر بود. در کل 33 نمونه از رسوب و  ماده ی فرسایش یافته تهیه و در آزمایشگاه بعد از الک کردن با الک 62 میکرون، با دستگاه ICP بررسی شد. نه منشایاب پتاسیم، کلسیم، فسفر، کربن، منیزیم، کروم، سدیم، کبالت و نیتروژن برای تعیین ترکیب بهینه از ردیاب ها به کار برده شد. با کاربرد روش های آماری دو مرحله یی تجزیه ی پراش و تابع تشخیص، سه عنصر کبالت، کروم و کلسیم منشایاب های مناسب دانسته، و برای تعیین کردن منبع رسوب به روش گام به گام وارد معادله کرده شد. نتیجه نشان داد که واحد های سنگ شناسی آندزیت با میان لایه هایی از پلمه سنگ و لایه های آهک میکروفسیل دار به ترتیب با 56/91% و 30/54% بیش ترین سهم را در تولید ماده ی رسوبی آبخیز داشت.
    کلیدواژگان: روش زمین شیمیایی، سد قشلاق سنندج، فرسایش، منشایابی ماده ی رسوبی
  • معصومه نعمت الهی، مهدی بشیری*، مریم آذرخشی، محمد رستمی خلج صفحات 88-103
    کربنات در خاک های آهکی باعث آلودگی منبع آب و خاک می شود. تثبیت کننده ها، یکی از روش های موثر در بهبود مشخصه های رفتاری خاک است. اثر منفرد و ترکیبی دو تیمار سیلیکات سدیم و گوگرد در تراز صفر (شاهد)، پنج، 10 و 15 g/m2 بر تثبیت آهک و مهارکردن فرسایش در آزمایش عاملی در کرت هایی با شیب 9% طبق کرت های بمعیار و با شبیه سازی باران با شدت 1/4 میلی متر بر دقیقه به مدت 20 دقیقه بررسی شد. نتیجه نشان داد که تنها اثر اصلی سیلیکات سدیم بر متغیرهای حجم روان آب، وزن و غلظت ماده ی رسوب و ضریب روان آب معنادار است، اما بر متغیرهای اندازه ی نفوذ کل و درصد آهک اثر معناداری ندارد. دو عامل گوگرد و سیلیکات سدیم به شکل ترکیبی بر متغیرهای وزن ماده ی رسوب (با تراز معناداری 0/011)، غلظت ماده ی رسوب (با تراز معناداری 0/019) و درصد آهک (با تراز معناداری 0/000) اثر معناداری دارد. طبق نتیجه، اثر ترکیبی دو تیمار به طور قابل توجهی آهک نمونه های خاک را کاهش داد. می توان بیان داشت که دو تیمار در حالت ترکیبی، بیش ترین کارآیی را در تثبیت آهک دارد. سیلیکات سدیم در تثبیت خاک نقش موثری دارد، در نتیجه کاربرد منفرد سیلیکات سدیم به اندازه ی 7/5 g/m2 و ترکیب آن با گوگرد به اندازه ی پنج گرم درمترمربع به ترتیب برای مهارکردن فرسایش و تثبیت آهک پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: تثبیت کننده، ماده ی رسوب، روان آب، شبیه ساز باران، کرت فرسایشی
  • افروز گویلی، جمیل بهرامی*، کامران چپی، امید رحمتی صفحات 104-117
    سیل یکی از خطرناک ترین و شایع ترین پیش آمد های طبیعی در جهان است که هر ساله باعث رسیدن زیان ها و آسیب های بسیاری بر جامعه و محیط زیست می شود . ارزیابی و مدیریت جامع سیلاب برای کم کردن تاثیر سیل بر زندگی و گذران مردم ضروری است. افزایش سیل در سال های اخیر نشان می دهد که مکان یابی و شناسایی منطقه های سیل خیز برای پیش بینی این فاجعه ی زیست محیطی اهمیت زیادی دارد زیرا نشناختن منطقه های حساس به سیل در آبخیز ممکن است اثر ویرانگری در پی داشته باشد. هدف اصلی این پژوهش ارزیابی عمل کرد مدل وزن شاهد و مدل وایازی پشتیبان بیزین برای تهیه ی نقشه ی حساسیت سیل در آبخیز رود تلوار استان کردستان است. 93 جای سیل گیر مشخص شده در منطقه به شیوه ی تصادفی به گروه واسنجی (70 %) و گروه اعتبارسنجی (30 %) تقسیم شد. هر دو مدل بر 10 عامل موثر در ایجاد سیل تمرکز دارند، که عبارت است از شیب، جهت شیب، انحنا، مدل رقومی ارتفاع، فاصله از آب راه، شاخص رطوبت پستی بلندی، شاخص توان آب راه، بارندگی، زمین شناسی و کاربری زمین. بر پایه ی مدل وزن شاهد 35/8% از سطح منطقه در طبقه ی خطر متوسط تا خیلی زیاد، و برپایه ی مدل وایازی پشتیبان بیزین 45/08% از سطح منطقه در طبقه ی خطر متوسط تا خیلی زیاد بود. برای اعتبارسنجی نقشه های توان سیل خیزی، از منحنی تشخیص عمل کرد نسبی بهره گرفته شد. اگرچه هر دو مدل دقت کافی دارد، در مدل وایازی پشتیبان بیزین درستی بیش تری (93/4 %) دیده شد. در زمینه ی توان یابی خطر سیل کار کرد مدل وایازی پشتیبان بیزین بهتر از مدل وزن شاهد بود.
    کلیدواژگان: آبخیز رود تلوار، سیل، مدل وایازی پشتیبان بیزین، مدل وزن شاهد
  • فریدون سلیمانی*، محمدرضا غریب رضا، فریبرز سوزنگر صفحات 118-134

    رود کارون یکی از محیط های ته نشستی مهم آبخیز کارون بزرگ است که پذیرای مقدار فراوانی از انواع آلاینده های نفتی، صنعتی، فاضلاب شهری و پس آب کشاورزی است. از طرفی شرایط فیزیک و-شیمیایی حاکم بر آن که ناشی از تغییر در آب گذری و ریخت شناسی آن است، شرایط جذب عنصرهای فلزی سمی و تراز های مختلف آلایندگی را برای آب زیان و بهره برداران و چرخه ی غذایی آن ها فراهم آورده است. بازه ی شهری اهواز (پل پنجم تا کوی سید خلف) با هدف تعیین غلظت هفت عنصر فلزی سمی (As، Cu، Cr، Cd، Zn، Pb و Ni) و تراز های آلودگی ناشی از آن ها برای این پژوهش مشخص شد. راه برد نمونه برداری از نوع دیده گرایی (تعین گرایی) و از محل کانون های شناسایی شده تعیین، و 21 نمونه از ته نشست های سطحی رود (10-0 سانتی‏ متر) با دستگاه نمونه بردار دست نخورده برداشته شد. ته نشست ها پس از مراحل آماده سازی با دستگاهICP- MS  تجزیه شد. غلظت عنصرها نسبت به تراز بمعیار آن ها در ته نشست های آب شیرین (ISQGs, PEL, SEL) مقایسه، و تراز خطر آلودگی و منطقه ی خطر به دست آمد. عامل غنی شدگی برای تعیین مقدار عبور غلظت عنصرهای فلزی سمی از تراز مبنا محاسبه شد. ضریب تغییر غلظت غالب عنصرها نشان دهنده ی سهم آلاینده های انسانی در افزایش تمرکز آن ها در ته نشست ها داشت. ترتیب غنی شدگی عنصرها Zn> Cu> Ni > As > Cr=Pb> Cd  در ته نشست های سطحی بود. ته نشست های سطحی کارون به ویژه از پل کیان پارس تا پل پنجم برای Cr در شرایط پرخطر بود، و غلظتی بیش از تراز PEL (90 mg kg -1) داشت. غلظت Ni در ته نشست ها در بازه پژوهش فراتر از حد بمعیار ISQG، PEL به ویژه SEL (50 mg kg -1) بود. همه ی آب زیان و بهره برداران از رودخانه ی کارون در بازه پژوهش در برابر خطر مسمومیت شدید ناشی از آلودگی نیکل اند. این شرایط در حالی است که فاضلاب های زه کش شده در بازه پل کیان پارس تا پل سیاه و پل نادری تا پل هشتم، بیش ترین نقش در آلودگی کارون داشته است. کنش های پیش گیرانه و مهارکننده ی آلاینده ها از منشا و روش های خنثاسازی و حذف آلاینده ها از ته نشست های رودخانه کارون توصیه می شود.

    کلیدواژگان: تراز آلودگی، شاخص کیفیت ته نشست، عنصرهای فلزی سمی، کارون، کانون های آلودگی
  • محمدجواد روستا*، مجتبی پاک پرور، سید مسعود سلیمان پور، مریم عنایتی صفحات 135-149

    به دلیل تاثیر ویژگی های خاک و نوع کاربری زمین بر مقدار ذخیره کربن در خاک و کاهش اثرهای منفی تغییر اقلیم، این پژوهش با هدف ارزیابی کردن تاثیر ویژگی های فیزیکی خاک و نوع کاربری زمین بر مقدار کربن آلی خاک در عرصه های پخش سیلاب دشت گربایگان فسا (ایستگاه کوثر) در سال 1399 انجام شد. کاربری های بررسی شده جنگل دست کاشت آکاسیا (Acacia salicina Lindl.)، جنگل دست کاشت اوکالیپتوس (Eucalyptus camaldulensis Dehnh.)، مرتع دست کاشت آتریپلکس (Atriplex lentiformis (Torr.) Wats.)، و مرتع طبیعی بود که همگی با پخش سیلاب آبیاری می شود. افزون بر این، مرتع  بی پخش سیلاب تیمار شاهد گرفته شد. با نمونه برداری در سه تکرار از عمق 30-0 سانتی متری خاک کاربری های گوناگون (15 نمونه مرکب) درصدهای شن، لای، رس و رطوبت اشباع خاک، جرم مخصوص ظاهری و حقیقی، درصد تخلخل، نسبت پوکی و مقدار کربن آلی سنجیده شد. داده ها در قالب طرح کاملا تصادفی تحلیل آماری شد، و میانگین ها با آزمون دانکن در تراز 5% مقایسه شد. نتیجه ی تحلیل پراش داده ها نشان داد که از میان متغیر های بررسی شده، تاثیر تیمار کاربری زمین بر درصد شن، لای، لای+رس، رطوبت اشباع، و تخلخل، جرم مخصوص ظاهری، و نسبت پوکی و کربن آلی در تراز 1%، و بر درصد رس در تراز 5% معنی دار شد. مقایسه میانگین کربن آلی در کاربری های گوناگون نشان داد که در جنگل اوکالیپتوس با 1/68 % بیش ترین، و در کاربری شاهد با 0/14 % کم ترین است. تفاوت آماری درصد کربن آلی در کاربری آکاسیا با آتریپلکس و مرتع معنی دار نشد. برای دست یافتن به مدل روش وایازی گام به گام به کار برده شد. ویژگی های فیزیکی خاک و نوع کاربری متغیرهای مستقل، و مقدار کربن آلی متغیر وابسته گرفته شد. نتیجه نشان داد که لای 77/0 % از تغییر کربن آلی را توجیه می کند. بر پایه ی روش تجزیه به مولفه های اصلی، با در نظر گرفتن دو محور اول حدود 91/70 % از تغییر توجیه پذیر بود، به طوری که محور اول 69/71 % و محور دوم 22/91 % از تغییر را توجیه کرد. نوع کاربری 91/40 %، شن 84/30 %، و جرم مخصوص ظاهری 82/70 % با کربن آلی همبستگی منفی نشان داد، در حالی که رطوبت اشباع 90/30 %، لای+رس 84/80 %، تخلخل 80/70 %، نسبت پوکی 79/10 %، لای 78/50 %، و رس 78/50 % با کربن آلی خاک همبستگی مثبت نشان داد.

    کلیدواژگان: ایستگاه کوثر، پخش سیلاب، کربن آلی، مدل ذخیره کربن، ویژگی های فیزیکی خاک
  • شکوفه حسنوند، علیرضا سپه وند*، فرج الله ترنیان، پروین سیهاک صفحات 150-164

    شیوه ی نفوذ آب به خاک و تغییر و چگونگی آن یکی از ویژگی های کلیدی در طراحی سامانه های آبیاری، مدیریت منبع آب و حفاظت خاک و مهار فرسایش خاک در آبخیز ها است. به دلیل اهمیت موضوع، در این پژوهش به بررسی تغییر نفوذپذیری در خاک سطحی سازندهای زمین شناسی و ارزیابی مدل های نفوذپذیری در آن ها پرداخته شده است. از استوانه های دوتایی برای اندازه گیری نفوذ در خاک سطحی برخی سازند های زمین شناسی آبخیز الشتر به دلیل سیل خیز بودن، بهره برده شد. بعد از سنجیدن اندازه ی نفوذ، عمل کرد مدل های گرین-آمپت اصلاح شده، فیلیپ، کوستیاکوف، حفاظت خاک آمریکا و هورتون در برآوردکردن نفوذپذیری با معیارهای ریشه ی میانگین مربع های خطا، ضریب کارآیی مدل، و ضریب همبستگی ارزیابی شد. نتیجه نشان داد که نفوذ تجمعی، متوسط سرعت نفوذ و سرعت نفوذ نهایی در خاک سطحی سازند زمین شناسی آسماری (Oml) از دیگر سازندها بیش تر است، و بعد از آن سازند های دوران چهارم Q و Qt بود. نتیجه ی مقایسه ی مدل ها نشان داد که دقت و صحت مدل گرین-آمپت اصلاح شده به ترتیب در سازند های آغاجاری (Mpaj و Muplaj) گچساران (M)، گروه خامی (Jk,Mz)، پابده (El)، و بختیاری (Plb)، با ضریب کارآیی 93/9، 94/4، 95/9، 97/6، 87/7 و 92/7 %  نسبت به دیگر مدل ها پذیرفتنی بود، و مدل برتر شناخته شد. در خاک سطحی سازند های Q و Oml مدل کوستیاکوف به ترتیب با ضریب کارآیی 0/776 و 0/705 و در Qt مدل هورتون با ضریب کارآیی 0/925 مناسب تر از دیگر مدل ها بود. از این مدل ها می توان برای کمی سازی مقدار نفوذ و تخمین زدن اندازه ی روان آب در سازند های گوناگون زمین شناسی بهره برد.

    کلیدواژگان: استان لرستان، استوانه های دوتایی، الشتر، مدل کوستیاکوف، مدل گرین-آمپت، نفوذپذیری
|
  • Farshad Soleimani Sardo, Sara Karami, Farzaneh Vakili Tajareh * Pages 2-15

    Dust storms, one of the environmental problems in Central Iran, annually damage natural and human ecosystems. The dust has irreversible effects on human societies, including respiratory diseases and declining public health. Therefore, performing research on this subject and identifying the origin of dust is of great importance. Simulation and numerical analysis of severe dust storms are one of the new methods of studying this phenomenon. For the numerical analysis of dust, data related to the storm of July 10, 2014, and the MACC-ECMWF model were used for simulation. The results of the MACC-ECMWF model were extracted based on the Aerosol Optical Depth indices and dust concentration. The time series of the changes in the value of the AOD indices and dust concentration in a one-hour period indicated that the values ​​of these two indices had an increasing trend and reached a maximum at 23:00. Also, spatial analysis of the Aerosol Optical Depth and dust concentrations showed that the Central Desert of Iran, extending from Semnan and East Isfahan Provinces to the Central Loot Desert in the east of the Province of Kerman, is the largest dust source in Central Iran.

    Keywords: AOD index, dust concentration, MACC-ECMWF model
  • Samaneh Dadafarid *, Habib Nazarnejad, Amin Khosravi Pages 16-33
    Morphometric analyses play an important role in understanding the geo-hydrological conditions of basins such as identification of the and potential management of groundwater resources. A hydrological DEM was prepared to draw the drainage network in four sub-basins of Lake Urmia. Linear, surface, and topographic morphometric parameters were calculated to prioritize the potential of groundwater resources in the sub-basins. The mean values obtained from the rank of the parameters in each sub-basin were close and the sub-basins were prioritized as Nazluchai, Baranduzchai, Shaharchai, and Rouzehchai, respectively. Furthermore, the morphometric indices of TPI, TRI, VRM, surface curvature, and surface ratio were studied to prepare the spatial value map of the groundwater resources. Each map was prepared and classified with the same cell size in seven classes and the morphometric index map was combined with the same weights. The map of potential groundwater areas under the study area was obtained with values of 2.2 to 5.0. The highest value in the map of the spatial value of groundwater resources belonged to the pixels that had the lowest TPI, the lowest TRI, the highest VRM, the lowest surface curvature, and the highest surface ratio. The findings were confirmed by examining the location of springs and yielding wells in the study area.
    Keywords: Groundwater, Morphometric indices, Morphometric parameters, Prioritization, Spatial value
  • Saeed Nabipay- Lashkarian *, Mahmood Arabkhedri, Samad Shadfar Pages 34-52
    Accelerated soil erosion and high sediment production are important issues in many parts of Iran. The identification of high erosion risk regions is necessary for the planning of soil and water conservation measures in order to reduce erosion damages. Empirical models are required for estimating soil erosion and sediment yield in the absence of gauged small watersheds. The Erosion Potential Method (EPM), originally developed in Croatia, is a popular erosion estimating model in Iran; however, its efficiency across the country has not been thoroughly assessed. Therefore, a calibration study was carried out by comparison between the model the estimated and measured sediment yields through sediment survey for 63 reservoirs at the outlet of small catchments in the Semnan, Markazi, Isfahan, Chaharmahal va Bakhtiari, West Azarbaijan, Lorestan, Fars, Golestan, and the Khorasan Razavi Provinces. All required maps and information of the study basins for estimating the EPM sediment yield were produced via field survey as well as data analysis. Comparison of the results showed that in most cases, the model estimates (0.19 to 9.71 tons per square kilometer per year) are lower than the measured sediment yields ​​at the reservoir inlets (0.44 to 459.64 tons per square kilometer per year). Thus, we calibrated the EPM by modifying its original tables and evaluated the results using the Nash‐Sutcliffe efficiency coefficient in two scenarios, a, all basins, and b, after dividing into three geographical zones, which significantly improved the estimates. The Nash ‐ Sutcliffe efficiency coefficient for scenario a was 0.66, and 0.68, 0.50 and 0.89 for the Central, Zagros, and Northeast zones, for scenario b respectively. Based on the results, it is strongly recommended to use the modified EPM instead of the original model.
    Keywords: Calibration, EPM model, sediment yield, small dam, soil erosion
  • Fatemeh Salimi Mastali, Maryam Hafezparast Mavadat *, Farhang Sargordi Pages 53-73
    The side effects of climate change have affected most aspects of human life; Therefore, the study of the various effects of climate change is more important than the identification of the climate change itself. Using the 40-year discharge (1978-2017) of the using Kamish River in the WEAP model. The reservoir of the Harsin Dam has been simulated the LINGO model, optimization was performed with the aim of minimizing the shortage of the downstream needs and the effects of climatic scenarios. By applying the RCP climate scenarios, the results indicated a decrease in the inflow of the Harsin Reservoir; however, the output of the two climate models HADGEM2-ao and FGOALS-G2 increased the maximum temperature by 5 and at least by 3 degrees Celsius in future periods. According to the RCP8.5 scenario, the volume of runoff predicted in the periods 2020-2059 and 2060-2099, is less than the runoff predicted under the RCP2.6 scenarios. Application of the runoff prediction by the precipitation-runoff model under the RCP2.6 and RCP8.5 scenarios in the WEAP model caused the reliability index of downstream demands to fall below 80%. The highest value of reliability index by applying the climate scenarios using the HADGEM2-ao model under the RCP2.6 scenario is related to the industry demand, which in the simulation mode is equal to 77.08%, while this index in the optimal model is 88.42%. The lowest value of the reliability index in the WEAP model was estimated at 32.19%; it attained 52.71% using the LINGO model.
    Keywords: IHACRES, LINGO, RCP2.6, 8.5, WEAP
  • Payam Sharifi *, Sadat Feiznia, Hassan Ahmadi, Kamran Chapi Pages 74-87
    Determination of the role of each lithological unit in sediment production is an important priority of watershed management. The geochemical method provides the means to determine the origin of sediments in the Gheshlagh Dam, Sanandaj. Various lithological units were studied as sources of sediment deposited behind sediment-retaining structures. A total of 33 samples of sediment and sediment sources were collected and examined in the laboratory after sieving through a 62-micron sieve and identifying by instrument an ICP Initially, 9 sources of potassium, calcium, phosphorus, carbon, magnesium, chromium, sodium, cobalt, and nitrogen were used to determine the optimal composition of the tracers. Using the 2-stage analysis of variance and detection function, 3 elements, namely: cobalt, chromium, and calcium were selected as suitable tracers and entered the equation stepwise to determine the sources of sediment. The results indicated that the andesite lithological units with interlayers of shale (An / Sh) and microfossilized limestone (Lim) with 56.91 and 30.54%, respectively, had the highest share in the sediment production in the study area.
    Keywords: erosion, geochemical method, Gheshlagh Dam, Sediment Fingerprinting
  • Masoume Nematollahi, Mehdi Bashiri *, Maryam Azarakhshi, Mohammad Rostami-Khalaj Pages 88-103
    Carbonates contaminate soil and water resources. The use of stabilizers is an effective method to improve soil characteristics. The single and interaction effects of two treatments consisting of sodium-silicate and sulfur at 0, 5, 10, and 15 g/m2 were studied on the lime-covered Soil stabilization and water erosion control in a factorial design, on the 9% slope standard plots uses a rainfall simulator with an intensity and duration of 1.4mm/min and 20 min, respectively. The results indicated that between the two the sodium-silicate and sulfur factors, only the main effect of sodium-silicate had a significant effect on the runoff volume, sediment weight, and concentration as well as the runoff coefficient variables; however, it had no significant effect on the total infiltration rate and the lime percentage variables. Moreover, the sulfur and sodium-silicate factors had significant interaction effects on the sediment weight (Sig.=0.011), sediment concentration (Sig.=0.019), and lime percentage (Sig.=0.000) variables. The interactive effect of the two studied treatments significantly reduced the lime in the soil samples. Therefore, the combination of the two treatments had the highest effect on lime stabilization. Moreover, sodium-silicate had an effective role in soil stabilization. Therefore, a single application of 7.5 g/m2 of sodium-silicate and with its combination with 5 g/m2 sulfur is recommended for erosion control and lime stabilization, respectively.
    Keywords: Erosion plot, rainfall simulator, runoff, Sediment, Stabilizer
  • Afrooz Gavili, Jamil Bahrami *, Kamran Chapi, Omid Rahmati Pages 104-117
    Flooding is one of the most dangerous and common natural disasters, which yearly causes many damages and causalities for communities and the environment. A comprehensive flooding assessment and management is essential to reduce the effects of flooding on people's lives and livelihoods. Due to an increase in flooding in recent years, locating and identifying flood-prone areas is very important to predict this environmental disaster as mis-identification of flood-prone areas in a watershed may have devastating effects. The main purpose of this study was to evaluate the performance of the Bayesian Logistic Regression (BLR) and the weight-of-evidence (WOE) models for preparing flooding susceptibility maps in the Talvar Watershed of Province of Kurdistan. The geographical location of 93 flood prone areas identified in the watershed was randomly divided into one group (70%) for calibration and another (30%) for validation. Both models consider ten effective factors in causing flooding, namely: slope, slope direction, curvature, digital elevation model, distance from stream, topographic wetness index (TWI), stream power index (SPI), rainfall amount, geology, and land use. According to the WOE model, about 35.8% of the area is placed in the medium to very high hazard class, and based on the Bayesian logistic regression model, about 45.08% of the area is placed in the medium to very high hazard class. The relative performance detection curve was used to validate the flooding potential maps. Even though both models offered sufficient accuracy, the higher accuracy was assigned to the BLR model (93.4%). Therefore, the BLR model has better performance than the WOE model in terms of the flooding risk potential.
    Keywords: Bayesian logistic regression mode, Talvar watershed, flood
  • Freidoon Soleimani *, Mohammad Reza Gharibreza, Fariborz Soozangar Pages 118-134

    The Karun River provides an important sedimentary environment for the Great Karun Watershed, which receives large amounts of oil, industrial and municipal sewage, and agricultural wastes. The dominant physico-chemical conditions, which are controlled by water discharge rate and the river morphology, determine the conditions for the absorption of toxic metal and levels of pollution for aquatic creatures and utilizers; in other words, the food chain. Therefore, the study range limited the urban area of Ahvaz between the Fifth Bridge and the Sayyed Khalaf Alley.  The research objectives were to determine the concentration of seven toxic metals, namely: Cu, Cr, Cd, Zn, Pb, Ni, and As, and their consequences on the levels of pollution. A deterministic strategy of sampling was chosen based on the identified and surveyed contamination points. In total, twenty-one superficial sediments (0-10 cm) samples were collected using an undisturbed core sampler. The analytical procedure was carried out using the ICP-MS equipment following the Geological Survey procedures. The research method was designed to compare the concentration of toxic metals to their standard levels (ISQGs, PEL, SEL) of sediment quality guidelines of freshwater sediments to find out the level of pollution risk, and the high-risk ranges along the river reach. In addition, the enrichment factor was calculated to determine the rate at which the concentration of toxic metal bias from their background levels. The coefficient of variation of the predominant concentration of elements indicates the contribution of human pollutants in increasing their concentration in sediments and the order of enrichment of elements is Zn> Cu> Ni> As> Cr = Pb> Cd respectively in the surface sediments. The Karun River superficial sediments, especially from the Kianpars Bridge to the Fifth Bridge, were in a harmful condition for Cr, while the concentration was higher than the PEL level (90 mg kg -1). The study concluded that the Ni concentration of the sediments along the studied range was higher than the ISQG, PEL, and SEL (50 mg kg-1) standard level. Thus, aquatic bodies and the users of the Karun River water in such a range are exposed to severe poisoning due to nickel pollution. This situation has occurred while the drained sewage along the districts of the Kianpars Bridge to the Black Bridge and the Naderi Bridge to the Eighth Bridge has played a critical role in releasing pollutants. Thus, preventive measures to control pollutants from the source and methods of neutralizing and removing pollutants from the Karun River sediments are firmly recommended.

    Keywords: Contamination Sources, Karun River, Pollution Level, Sediment Quality Indices, xic metals
  • Mohammad Javad Rousta *, Mojtaba Pakparvar, Seyed Masoud Soleimanpour, Maryam Enayati Pages 135-149

    Soil properties and land use affect the soil carbon content and reduce the adverse effects of climate change. This study aims to assess the effect of some physical properties of soil and land use on the amount of soil organic carbon content (SOC) and model development to estimate the amount of SOC. This investigation was carried out in 2020 in the areas of flood spreading in of Fasa (Kowsar station). Land uses included acacia (Acacia salicina Lindl.), eucalyptus (Eucalyptus camaldulensis Dehnh.), atriplex (Atriplex lentiformis (Torr.) Wats.) plantation, and natural rangeland, all of which are irrigated by flood spreading. By sampling in three replications of the soil of different land uses from the depth of 0-30 cm (15 composite samples), percentage of sand, silt, clay, silt+clay, percentage of soil saturation moisture (SP), bulk density (BD), particle density (PD), porosity percentage (PS), void ratio (VR) and SOC were determined. Obtained data were statistically analyzed in a complete randomized design and the means were compared with the Duncan test at P<0.05. The analysis of variance showed that the effect of land use (PT) on the percentage of sand, silt, silt + clay, SP, BD, PS, VR, and SOC has been significant at P<0.01, and the clay, at P<0.05. Comparison of the means of SOC in different land uses showed that the Eucalyptus forest, with 1.68%, has the highest value and the control with 0.14% organic carbon has the lowest value. There was no statistically significant difference between the SOC in Acacia forest, Atriplex, and rangeland. Stepwise regression analysis was used to present the model. Soil physical properties and land use were considered as independent variables and SOC was considered as a dependent variable. The results showed that the variable of silt explains 77.00% of the changes in organic carbon. Based on the principal component analysis (PCA) method, according to the specific values, considering the first two axes, about 91.70% of the changes can be explained. Considering the first axis, 69.71% and considering the second axis, 21.99% of the changes are justifiable. The PT, with 91.40%, sand with 84.30%, BD, 82.70%, showed a negative correlation with SOC. While the SP had 90.30%, percentage of clay+silt had 84.80%, PS, 80.70%, VR, 79.10%, silt, 78.50%, clay, 78.50%, had a positive correlation with SOC.

    Keywords: Carbon stock model, Flood spreading, Kowsar Station, Organic carbon, soil physical properties
  • Shokofeh Hasanvand, Alireza Sepahvand *, Farajollah Tarnian, Parveen Sihag Pages 150-164

    Soil infiltration is one of the key processes in the design of irrigation systems, water resources management, soil conservation, and erosion control in watershed management. As to the importance of the mentioned subject, infiltration changes and modeling were investigated on the surface soil of geological formations in this study. The double-ring infiltrometer was used to measure the infiltration rate in the surface soil of some geological formations on the Alashtar Watershed due to the flooding potential of the area. The performance of the modified Green-Ampt, Philip, Kostiakov, the US Soil Conservation Service (SCS), and the Horton models were evaluated in estimating the infiltration rate in the surface soils formed or deposited on those formations. The results indicated that the Asmari Formation (Oml) had a higher cumulative infiltration, average infiltration rate, terminal infiltration rate than other formations. This was followed by the Quaternary Formations (Q and Qt). The results indicated that the modified Green-Ampt model had an acceptable accuracy as compared to other models in estimating infiltration in the Pabdeh (EL), the Khami Group (Jk, Mz), the Gachsaran (M), the Aghajari (Muplaj, Mpaj), and the Bakhtyari (Plb) Formations with efficiency coefficients of 93.9, 94.4, 95.9, 97.6, 87.7, and 92.7%, respectively. The Kostiakov model was more suitable for the Q and Oml Formations, and the Horton model was the best for the Qt Formation (C.C= 0.925), which may be used to quantify the amount of infiltrated water and to estimate the runoff volume for the soils formed or deposited on those formations different on the mentioned geological formations.

    Keywords: Aleshtar, Double Ring, Green-Ampt Model, infiltration, Kostiakov Model, Lorestan province