فهرست مطالب

دانش آب و خاک - سال سی و دوم شماره 4 (زمستان 1401)

نشریه دانش آب و خاک
سال سی و دوم شماره 4 (زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/10/15
  • تعداد عناوین: 12
|
  • سجاد مرادی*، هادی جعفری، مصطفی صفری صفحات 1-16
    دشت اسدآباد در غرب استان همدان قرارگرفته از  مهمترین منابع آبی منطقه را می توان نام برد و بیشترین بخش مصارف آبی شهری ،کشاورزی و صنعتی از این محل تامین می گردد. با در نظر گرفتن تاثیرگذاری سازندهای زمین شناسی و همچنین فعالیت انسان ها بر کیفیت آبخوان ها ، مطالعه هیدروشیمیایی این آبخوان ها می تواند دیدگاه روشن تری از نحوه تاثیرگذاری این عوامل بر منابع آبی این دشت فراهم آورد. در این راستا با استفاده از 32 نمونه آب تهیه شده در خرداد سال 1396  که توسط سازمان آب منطقه ای مورد آزمایش قرار گرفته است، اقدام به بررسی دقیق هیدرو شیمی منطقه و منشا تغییرات شیمی آب آبخوان با استفاده از روش های هیدروژیوشیمی و آماری  شد. با توجه به حضور سازندهای آهکی در منطقه و عامل مهم در تکامل و تاثیرگذاری بر آبخوان می توان به فرایند هوازدگی و انحلال سنگ اشاره کرد که با توجه به سازندهای موجود، هوازدگی و انحلال سنگ های آهکی را می توان متاثر از این عوامل در نظر گرفت ، به طوری که با توجه به نمودارهای پایپر و استیف و نتایج نسبت های یونی و تعادل جرمی و با در نظر گرفتن رخساره کربنات-کلسیک به دو عامل کنترل کننده شیمی آب در این آبخوان می توان اشاره نمود، همچنین نتایج حاصل از بررسی داده ها توسط روش تحلیل عاملی، دو عامل موثر بر آبخوان نتیجه گیری شد.  عامل اول (8/55%) انحلال سنگ های کربناته که با همبستگی بالای یون های (کرینات، کلسیم و منیزیم) همراه است و عاملی دوم (2/24%)که وزن کمتری جهت کنترل کیفیت آبخوان دارد مربوط به انحلال سنگ های تبخیری می باشد.
    کلیدواژگان: اسدآباد، آبخوان، تحلیل عاملی، پایپر، هیدروشیمی
  • محمدمهدی جعفری، حسن اوجاقلو*، حامد ابراهیمیان صفحات 17-32

    به منظور افزایش راندمان کاربرد و یکنواختی توزیع آب در روش های آبیاری سطحی، تکنیک هایی نظیر کاربرد جریان موجی توسعه داده شده است. یکی از ملزومات طراحی مناسب و کارآمد آبیاری موجی، تعیین دقیق پارامترهای معادله نفوذ آب در خاک می باشد. هدف از تحقیق حاضر بررسی عملکرد سه روش دو نقطه ای الیوت و واکر، یک نقطه ای شپارد و روش رگرسیون غیرخطی در تخمین نفوذ آب در آبیاری جویچه ای با جریان موجی می باشد. به همین منظور از داده های ارزیابی مزرعه ای سه جویچه آزمایشی شامل دو جویچه با جریان موجی و یک جویچه با جریان پیوسته استفاده شد. طول جویچه ها 150 متر، فواصل آن ها 75/0 متر و بافت خاک (لوم رسی) بود. نتایج نشان داد که روش یک نقطه ای ضعیف ترین عملکرد را در برآورد نفوذ در جویچه های با جریان موجی و همچنین جریان پیوسته داشت. از سوی دیگر نتایج دو روش رگرسیون غیر خطی و دونقطه ای قابل قبول و نزدیک به هم بدست آمد. مقادیر شاخص جذر میانگین مربعات خطا روش های یک نقطه ای، دونقطه ای و رگرسیون غیرخطی در پیش بینی زمان پیشروی جویچه های با جریان موجی به ترتیب 85/10، 52/2 و 46/2 دقیقه و در جریان پیوسته به ترتیب 78/8، 57/6 و 77/4 دقیقه بدست آمد. همچنین مقادیر میانگین خطای نسبی روش های مذکور در برآورد حجم آب نفوذ یافته در جویچه های با جریان موجی به ترتیب12/42، 51/3 و 79/4 درصد و در جریان پیوسته به ترتیب 70/7، 33/6 و 53/2 درصد برآورد شد. نتایج نشان داد، روش رگرسیون غیرخطی عملکرد بهتری در برآورد نفوذ در آبیاری جویچه ای با جریان موجی و پیوسته داشت.

    کلیدواژگان: آبیاری جویچه ای، جریان موجی، شبیه سازی، نفوذ، WinSRFR
  • رسول دانشفراز*، مریم ستاریان، بابک علی نژاد، مهدی ماجدی اصل صفحات 32-46
    آبشستگی اطراف پایه های پل در اثر برداشت مصالح رودخانه ای یکی از عوامل خرابی پل ها می باشد. لذا این پژوهش بصورت آزمایشگاهی به بررسی آبشستگی اطراف گروه پایه های پل در حضور گودال برداشت مصالح در دبی 15 و 45 لیتر بر ثانیه و عدد فرود 0.1 و 0.5 پرداخته است. سپس برای نخستین بار در این پژوهش سطح پایه ها با استفاده از زبری شن با قطر متوسط 1 سانتی متر جهت کاهش آبشستگی مسلح گردید. نتایج حاصل از مقایسه عمق آبشستگی گروه پایه های مسلح با صاف نشان داد که اعمال زبری سبب کاهش 100 درصدی عمق آبشستگی در دبی 45 لیتر بر ثانیه و عدد فرود 0.1 گردید. پس از آن حداکثر کاهش عمق آبشستگی در سایر آزمایش ها مربوط به دبی 15 لیتر بر ثانیه و عدد فرود 0.10 با 64.29 درصد کاهش بود. همچنین نتایج این بخش نشان داد که اعمال زبری شن بر سطح پایه ها سبب کاهش نرخ تغییرات عمق آبشستگی و افزایش زمان تعادل گردید. نتایج توسعه زمانی عمق آبشستگی گروه پایه ها نشان داد که در مدل پایه صاف عمق آبشستگی در اثر افزایش عدد فرود و دبی جریان افزایش یافت لیکن در پایه مسلح عمق آبشستگی با افزایش عدد فرود افزایش یافته و با افزایش دبی افزایش نیافت. بررسی وسعت آبشستگی اطراف پایه ها نشان داد که وسعت آبشستگی اطراف پایه ها با افزایش عدد فرود افزایش یافته و با افزایش دبی کاهش یافت. نتایج حاصل از این پژوهش و مقایسه آن با پژوهش های دیگر بیانگر مناسب بودن اعمال زبری شن در سطح پایه ها جهت کاهش آبشستگی بود.
    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، برداشت مصالح رودخانه ای، دبی جریان، عدد فرود، گروه پایه پل
  • مریم قره خانی*، عطاالله ندیری، اصغر اصغری مقدم، سینا صادق فام صفحات 47-59
    آبخوان دشت سلماس یکی از آبخوان های استان آذربایجان غربی می باشد که به علت وجود چشمه آبگرم و شرایط زمین شناختی منطقه در معرض خطر آلودگی انواع آلاینده های زمین زاد از جمله آرسنیک قرار دارد. لذا ارزیابی ریسک آلودگی این آبخوان نسبت به آلاینده آرسنیک و تعیین مناطق در معرض خطر امری ضروری می باشد. در این پژوهش ریسک آلودگی آبخوان دشت سلماس با استفاده از روش OSPRC مورد بررسی قرار گرفته است. در روش OSPRC ریسک آلودگی با در نظر گرفتن منشا آلاینده، مسیر انتقال آلودگی و عواقب و نتایجی که آلودگی بر موجودات دارد؛ بررسی می شود. در این روش بعد از شناسایی منشا آلودگی، مسیر انتقال آلودگی با ارزیابی آسیب پذیری ویژه نسبت به آلاینده آرسنیک مورد بررسی قرار گرفت. به طوری که ارزیابی آسیب پذیری ویژه با استفاده از مدل شبکه عصبی GMDH و شش پارامتر روش SPECTR که شامل شیب زمین، pH، هدایت الکتریکی، هدایت هیدرولیکی، تراز سطح آب زیرزمینی و تغذیه می باشد؛ انجام گرفت. بعد از اجرای مدل شبکه عصبی GMDH، مقادیر RMSE و r برای مرحله آزمایش به ترتیب 0.036 و 0.902 بدست آمده است. نتایج حاصل از تهیه نقشه ریسک آلودگی که از حاصلضرب آسیب پذیری ویژه در سرعت جریان آب زیرزمینی بدست آمده نشان داد که ریسک آلودگی نسبت به آلاینده آرسنیک در قسمت های غربی و بخش هایی از جنوب غربی بیشتر از بقیه قسمت های آبخوان می باشد ولی به طور کلی ریسک آلودگی آبخوان سلماس نسبت به آلاینده آرسنیک خیلی کم می باشد.
    کلیدواژگان: آبخوان دشت سلماس، آرسنیک، روش OSPRC، ریسک آلودگی، مدل شبکه عصبی GMDH
  • اسفندیار عباس نوین پور*، فاطمه کریمی، حسین رضایی صفحات 61-73
    امروزه تغییر اقلیم منتج از افزایش گازهای گلخانه ای و اثرات ناشی از آن در مناطق مختلف دنیا بویژه مناطق خشک و نیمه خشک مشهود است. از آنجایی که آب زیرزمینی مهمترین منبع تامین آب می باشد تحلیل تاثیر تغییر اقلیم بر آب های زیرزمینی و تخمین میزان تغذیه آن در دوره آتی ضروری می باشد. در این تحقیق به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب زیرزمینی دشت قروه در حوزه آبریز رودخانه تلوار پرداخته شده است. در این راستا از مدل ریزمقیاس LARS-WG جهت پیش بینی تغییرات بارش و دما در آینده استفاده و در ادامه برای مدلسازی سطح آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه از مدل MODFLOW برای 216 ماه واسنجی صورت گرفته و سپس با استفاده از داده های 163 ماه صحت سنجی شد. نهایتا بارش پیش بینی شده تحت عنوان پارامتر تغذیه به مدل MODFLOW وارد شده و اثرات تغییر اقلیم طی سه سناریو A1B، B1 و A2 در سطح ایستابی با شبیه سازی آبخوان توسط مدل مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که با همین روند برداشت از آبخوان و اعمال بارش پیش بینی شده از مدل لارس تحت سناریوA1B در تغذیه منطقه سطح آب زیرزمینی سالانه در حدود 60 سانتیمتر افت می کند. همچنین با افزایش ده درصدی حجم برداشتی از چاه ها و اعمال بارش پیش بینی شده از سناریو A2 میزان افت سطح ایستابی بطور چشم گیری افزایش یافته و سالانه در حدود 117 سانتیمتر کاهش در سطح ایستابی دشت خواهیم داشت. با کاهش 10 درصدی حجم برداشت شده از چاه ها در سالهای آتی و اعمال بارش پیش بینی شده از سناریو B1، مقدار افت سطح ایستابی نسبت به سال های گذشته کاهش یافته و سالانه در حدود 33 سانتیمتر کاهش سطح ایستابی محاسبه گردیده است.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، شبیه سازی آبخوان، Lars-WG، MODFLOW
  • حمید میرهاشمی*، داریوش یاراحمدی صفحات 75-90
    جریان های رودخانه حاوی نوسان هایی با افت وخیزهای بسیار شدیدی هستند که به صورت فرایندهای ناایستا و آشوبی رفتار می کنند. پیچیدگی رفتار چنین جریان هایی از طریق نمایه هرست استاندارد و نمایه هرست تعمیم یافته یا نمایه های مقیاس، قابل کشف و شناسایی هستند. در این مطالعه به منظور شناسایی خصوصیات چندفرکتالی رفتارهای مقیاسی و دینامیک پیچیده جریان رودخانه کشکان که از نوسان های بسیار شدیدی برخوردار است از تحلیل فرکتالی (DFA) و چندفرکتالی نوسان های روندزدایی شده (MF-DFA) استفاده شد. نتایج حاصل از تحلیل نوسان های روندزدایی شده (DFA)، نشان از وجود یک نقطه تلاقی با مقیاس زمانی 348-405 روز در سیگنال جریان روزانه رودخانه کشکان دارد که این فرایند وجود ساختار فرکتالی و رفتار متفاوت سری زمانی جریان این رودخانه را در مقیاس های زمانی متفاوت نشان می دهد. چنانکه، نمایه هرست (h=2) مقیاس های زمانی کمتر از این مقیاس به مقدار 12/1 بدست آمد که بیانگر حافظه کوتاه مدت و ساختار ناپایدار این مقیاس های زمانی است در صورتی که سری های زمانی با مقیاسی بالاتر از این مقیاس، ساختار نسبتا پایدار و ایستایی را نشان می دهند. وابستگی شدید و کاهش تدریجی نمایه هرست تعمیم یافته  نسبت به درجه های گشتاور نوسان در بازه 5- تا 5، از یک سو ماهیت چندفرکتالی و دینامیک پیچیده و از سوی دیگر، حافظه غیرخطی سیگنال جریان رودخانه کشکان را نشان می دهد. افزون براین، ماهیت چندفرکتالی و مقیاس های چندگانه جریان این رودخانه برحسب رابطه غیرخطی بین نمایه جرم  با درجه های گشتاور، نیز تایید شد. پهنای زیاد و عدم تقارن طیف تکینگی، ضمن بیان شدت ساختار چندفرکتالی و دینامیک های متفاوت در سیگنال جریان رودخانه، نشان از عدم ترازمندی وزن تاثیر نوسان های بزرگ و کوچک بر سیگنال جریان رودخانه دارد. بطوریکه کشیدگی دم راست این طیف، اثر غالب نوسان های محلی با مقادیر کوچک را بر ساختار سری زمانی جریان رودخانه کشکان مشخص می کند.
    کلیدواژگان: کشکان، چندفرکتالی، طیف تکینگی، نمایه هرست، نوسان
  • محمدرضا ساریخانی*، مهناز افشارنیا، محمود زارعی صفحات 91-104

    هیدروکربن های نفتی از عمده ترین آلاینده های آلی در اکوسیستم های خاکی در سراسر دنیا محسوب می شوند. استفاده از ریزجانداران برای حذف یا کاهش آلودگی نفتی، یکی از راه های ارزان و دوستدار محیط زیست است، که جداسازی و ارزیابی کارایی باکتریها تجزیه کننده نفت، نخستین گام در استفاده از این روش می باشد. بر این اساس در این مقاله به نحوه جداسازی و ارزیابی کارایی باکتریهای نفت خوار پرداخته شده است. با بهره گیری از محیط های حداقل عاری از کربن (MSM) و غنی شده با نفت خام، 60 جدایه باکتری از مکان های آلوده پالایشگاه و پتروشیمی تبریز جداسازی شد. از این میان، کارایی 20 جدایه با استفاده از روش های مختلف کمی و کیفی (همانند OD و تولید بیوماس میکروبی، درصد تجزیه نفتی و تولید بیوسورفکتانت) بررسی شد. کاراترین جدایه ها که هم دارای OD، بیومس و درصد تجزیه نفتی بالایی بودند و هم به تست های تولید بیوسورفکتانت پاسخ مثبت دادند شامل 10 جدایه COD2-1، COD1-5، COD4-3، COD4-2، COD9-3، COD6-3، COD7-1، COD3-1، COD1-1 و COD8-1 بودند. 10 جدایه دیگر شامل COD1-4، COD5-6، COD4-5، COD7-3، COD4-6، COD6-1، COD6-4، COD2-3، COD8-2 و COD3-3 علی رغم داشتن OD، بیومس و درصد تجزیه نفتی بالا توانایی تولید بیوسورفکتانت نداشتند. نتایج شناسایی مولکولی باکتری ها کارآمد نشان داد که این جدایه ها متعلق به جنس ها و گونه های Stenotrophomonas sp.،sp.  Achromobacter، Psedochrobactrum sp.، Arthrobacter sp.، Shewanella sp.، Alcaligenes sp.، sp. Pseudomonas و Acinetobacter baumannii هستند و از بین این جدایه ها جنس های Stenotrophomonas sp.،Psedochrobactrum sp.، Arthrobacter sp. و Shewanella sp. با در نظر گرفتن شاخص های کیفی و کمی مورد مطالعه، برای آزمایشات زیست پالایی در خاکهای آلوده به نفت معرفی می شوند.

    کلیدواژگان: باکتری های تجزیه کننده نفت، بیوسورفکتانت، زیست پالایی ترکیبات نفتی، نفت خام
  • بهمن پاسبان اسلام* صفحات 105-114
    اهداف مطالعه شناسایی اثرات کمبود آب روی بازتاب های فیزیولوژیک و زراعی ارقام متحمل به شوری گلرنگ و معرفی شاخص های گزینش ژنوتیپ های متحمل به خشکی بودند. آزمایش به صورت کرت های خرد شده بر پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در اراضی شور (7/6 دسی زیمنس بر متر) با بافت خاک لوم رسی در مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان شرقی طی سال زراعی  97-1396 اجرا گردید. فاکتور اصلی خشکی با دو سطح: بدون تنش و تنش از گل دهی تا رسیدگی دانه و فاکتور فرعی شش ژنوتیپ متحمل به شوری گلرنگ شامل: پدیده، گل مهر، مکزیک 14، مکزیک 248، مکزیک 295 و پرنیان بودند. شاخص های مقدار نسبی آب برگ (RWC)، هدایت روزنه، کلروفیل برگ و تعداد دانه در طبق، درصد روغن، عملکرد دانه و روغن در اثر تنش خشکی کاهش و دمای برگ افزایش معنی دار (به ترتیب 5 و یک درصد برای تعداد دانه در طبق و سایر صفات) نشان دادند. مقادیر آنها به جز دمای برگ بین ژنوتیپ ها تفاوت معنی دار داشت. همبستگی بین این شاخص ها با عملکرد دانه و روغن معنی دار (به ترتیب 5 و یک درصد برای کلروفیل و سایر صفات) بود. بنابراین شاخص های RWC، هدایت روزنه و کلروفیل برگ می توانند برای گزینش ژنوتیپ های متحمل به خشکی گلرنگ به کار روند. وجود همبستگی مثبت و معنی دار بین تعداد طبق در بوته و تعداد دانه در طبق با عملکرد دانه و روغن، نشان دهنده نقش برجسته آنها در محصول دهی بود. ژنوتیپ های مورد مطالعه به جز پرنیان با کسب عملکرد دانه و روغن بالاتر، برای کشت در اراضی شور مناسب تشخیص داده شدند.
    کلیدواژگان: شاخص کلروفیل، دمای برگ، عملکرد دانه، مقدار نسبی آب برگ، هدایت روزنه
  • رضا طلایی*، یونس رستمی کیا، فرزانه عظیمی مطعم، علی جعفری اردکانی، حمیدرضا پیروان صفحات 117-133
    در این تحقیق روشی جهت ارزیابی توانایی گیاهان در مهار فرسایش شیاری وآبکندی در جنوب استان اردبیل معرفی شده است. توانایی گیاهان برای مهار جریان متمرکز فرسایشی براساس یک تحلیل چند معیاری تعیین شد. پنج شاخص به نام های تراکم ساقه ای (SD)، توانایی ریشه ی گیاه در کاهش فرسایش خاک سطحی در مقابل جریان تمرکز یافته فرسایشی (RSD)، توانایی ایجاد مانع در مقابل رسوبات (SOP)، شاخص سفتی گیاه (MEI) و چسبندگی ریشه (Cr) برای 36 گیاه بومی محاسبه گردید (28/0-10-4×216/1SD=، 1076/10- 42- 10×6/3RSD=، 988/0- 00082/0SOP=، 471/53- 10-6×69/1MEI=، 62/34 - 10-4×432/5Cr=). مقادیر تراکم ساقه ای (SD) بین 26/0 تا 28 درصد تغییر می کند. دو گونه ی کلاه میرحسن و علف بره بیشترین تراکم ساقه ای را دارند. این گونه های گیاهی کوچک در فصل بهار و تابستان پوشش خوبی روی زمین ایجاد می کنند. مقادیر توانایی ایجاد مانع در مقابل رسوبات (SOP) بین 00128/0 تا 988/0 متر بر متر است. گیاهان دغدغک، ملیکای بلند، علف بره، گل ماهور و بادام کوهی دارای حداکثر توانایی ایجاد مانع در مقابل رواناب هستند. مقادیر شاخص سفتی گیاه (MEI) نشان می دهد گونه های دغدغک، بادام کوهی، گز، علف شور و سماق مقاومت خمشی زیادی در مقابل نیروی برشی دارند (19/5 - 626/34 نیوتن). گیاهانی مانند بادام کوهی، شیرین بیان و زلف پیردایمی با مقادیر10-24×68/6 تا 10-42×6/3  برای شاخص RSD توانایی بالایی در کاهش فرسایش در مقابل جریان متمرکز فرسایشی دارند. کاشت ترکیبی گونه های گیاهی مختلف برای مهار فرسایش می تواند بسیار موثر باشد. نتایج در نواحی همجوار منطقه و در اقلیم های مشابه نیمه خشک و خشک سرد نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: اردبیل، توانایی، شاخص، فرسایش، گونه های گیاهی
  • مهدی صفدری*، سید مهدی حسینی، مهران حکمت نیا، امیر دادرس مقدم صفحات 133-145
    خرما یکی از مهم ترین محصولات باغی ایران است که جایگاه ویژه ای در امنیت غذایی، اقتصاد و تجارت محصولات کشاورزی دارد. در حال حاضر ایران یکی از برترین تولید کنندگان خرما در دنیا است اما محدودیت منابع آب از اصلی ترین چالش های تولید این محصول در ایران است. بنابراین هدف این تحقیق بررسی ردپای آب تولید خرما در ایران با استفاده از سه آب خاص به نام های آب آبی، آب سبز و آب خاکستری می باشد. سپس با استفاده از مفهوم ردپای آب مجازی که توسط هوکسترا و هانگ معرفی شده است، ردپای تجارت آب برای محصول خرما طی سال های  2018 - 2001 محاسبه شد. نتایج نشان می دهد متوسط برداشت سالانه از منابع آب جهت تولید خرما در ایران 486/3 میلیارد مترمکعب است که در مجموع 752/69 میلیارد مترمکعب بین سال های  2018 - 2001 برای تولید خرما در ایران آب مصرف شده است. 68 درصد (352/2 میلیارد مترمکعب در سال و در مجموع 466/42 میلیارد مترمکعب) از کل نیاز آبیاری خرما در ایران از طریق برداشت از آب های زیر زمینی یا به اصطلاح آب آبی، 28 درصد (976/0 میلیارد مترمکعب در سال، در مجموع 526/17میلیارد مترمکعب) از طریق آب سبز و 4 درصد (139/0 میلیارد مترمکعب در سال، در مجموع 764/2 میلیارد مترمکعب) از طریق آب خاکستری تامین شده است. بررسی ردپای آب تولید خرما نشان داد برای تولید یک کیلو گرم خرما در ایران مقدار 304/2 متر مکعب آب آبی، 951/0مترمکعب آب سبز و 15/0 مترمکعب آب خاکستری مصرف می شود و محتوای آب مجازی محصول خرما در ایران 405/3 مترمکعب بر کیلوگرم است. همچنین با استفاده از مفهوم آب مجازی دریافتیم از سال 2018-2001، 119/9 میلیارد مترمکعب آب در تجارت خرما از ایران به کشورهای جهان صادر شده است و سهم ایران از کل تجارت جهانی آب مجازی خرما 08/25 درصد است. کشورهای امارات متحده عربی، پاکستان، روسیه، ترکیه، هند و افغانستان بزرگترین واردکنندگان آب مجازی خرما از ایران هستند و در آخر مشخص شد فاصله ی مکانی و داشتن مرز مشترک تاثیر مثبتی بر تجارت آب مجازی محصول خرما داشت.
    کلیدواژگان: آب آبی، آب سبز، آب مجازی، تجارت جهانی، خرما
  • مصطفی بنی طالبی دهکردی*، حسین رضایی صفحات 147-168
    تاکنون تحقیقات مختلفی در مورد علل خشکی دریاچه و راه های احیای این ثروت ملی انجام شده است. در این تحقیق با استفاده از نظریه بازی ها و تعریف پنج سناریو، مناقشه آبی حوضه دریاچه ارومیه برای سال آبی 95-94 مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، درآمد بخش کشاورزی و آبی که به دریاچه می ریزد، به عنوان دو بازیکن معرفی شدند. در این بازی غیر همکارانه، حوضه اجازه برداشت بیش از 100% از منابع آب تجدید پذیر طبیعی خود را نداشته و حداقل 3.5 میلیارد مترمکعب آب به دریاچه تخصیص داده شده است. علاوه بر این، این گونه فرض شد که درآمد بخش کشاورزی، نباید از درآمد فعلی آن در سال آبی موردمطالعه کمتر شود. بر مبنای فرضیات فوق، سناریو 4 که در آن زراعت آبی حذف شده و کل مساحت اراضی زراعی به کشت دیم اختصاص یافته و علاوه بر آن کل مساحت باغات آبی تحت پوشش آبیاری قطره ای قرار گرفته است، نتایج مطلوب تری نسبت به بقیه سناریوها در پی داشت. در نقطه تعادل محاسبه شده در سناریو 4، حوضه با مصرف26.78% از آب تجدید پذیر طبیعی خود برای مصارف کشاورزی، شرب و صنعت، 4235 میلیون مترمکعب آب به دریاچه تخصیص داده است. علاوه بر این درآمد بخش کشاورزی نیز در نقطه تعادل محاسبه شده، 19% بیشتر از حالت فعلی بوده است. در این نقطه تعادل، به دلیل حذف زراعت آبی، هزینه های جاری کاهش یافته و می تواند با اقبال عمومی از جانب کشاورزان روبرو شود.
    کلیدواژگان: آب تجدید پذیر، حوضه دریاچه ارومیه، سناریو، نظریه بازی ها، نقطه تعادل
  • سعید هدایتی آرام*، مجید فضلی صفحات 169-186
    یکی از سازه هایی که به طور وسیعی به منظور ساماندهی رودخانه ها و کانال ها استفاده می شود، آبشکن نام دارد. از گدشته دور مزیت های این نوع سازه به طور وسیعی نشان داده شده است. از جمله مسایل مهم در طراحی موانع، پدیده آبشستگی موضعی در دماغه آن است که در اثر تغییر در الگوی جریان و وجود گردابه های قوی پدیدار می شود. در سال های اخیر، اکثر تحقیقات انجام شده بر روی موانع باز و بسته استوار بوده و اغلب به صورت آزمایشگاهی انجام شده است. بنابراین در این تحقیق، آبشستگی و الگوی جریان سه بعدی در اطراف مانع توری سنگی Tشکل با استفاده از مدل عددی Flow-3D و مدل آشفتگی (k-w) شبیه سازی شده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده است. نتایج نشان داد که مدل (k-w) در پیش بینی حداکثر عمق آبشستگی و الگوی جریان در اطراف مانع توری سنگی T شکل، انطباق بهتری با نتایج آزمایشگاهی دارد. به طوری که محل وقوع آبشستگی و حداکثر عمق آبشستگی به دست آمده از شبیه سازی عددی به نتایج آزمایشگاهی نزدیک می باشد. همچنین افزایش نفوذپذیری جان تاثیر به سزایی در کاهش آشفتگی جریان، جریان های گردابه ای و سرعت عرضی دارد.
    کلیدواژگان: آبشستگی، آبشکن T شکل، الگوی جریان، مانع توری سنگی، Flow-3D
|
  • Sajjad Moradi *, Hadi Jafary, Mostafa Safari Pages 1-16
    Groundwater is the most important for agriculture, drinking and industry. On the other hand, the quality of groundwater is the other essential aspect for human. The quality of groundwater overall depend on a few factors such as geological information and human activities. In this study, the quality of the groundwater of Asadaabad aquifer was surveid by using statistical and hydro geochemical methods. Asadabad aquifer is located in the west of Iran, which is about 926 kilometers square. Thirty water samples were prepared in June of 2017. The samples were transferred to the hydrogeochemical Shahrood University lab.The factor analysis methods and hydrochemical methods were used to find the main component which influences groundwater. Additionally, the proposed method was used to cluster the groundwater of the Asadabd aquifer.The hydrochemical methods showed that dolomite information is the main factor that affects groundwater quality. Additionally, there are results of factor analysis in which the main component (weathering of carbonate rock) is the biggest quota from others. Using the results of factor analysis, hydrochemical surveying and the proposed method, groundwater was clustered in four areas, which are unique in water chemistry. The carbonate formation is the dominant set in the area. Using the statistical method and hydrochemical survey, the most important component, which affects groundwater, is the weathering of carbonate rock.Four areas are the output of the proposed method which used the result of the factor analyses and hydrochemical methods.
    Keywords: Asadabad, Aquifer, Factor analysis, Hydrochemistry, Piper
  • MohammadMahdi Jafari, Hassan Ojaghlu *, Hamed Ebrahimian Pages 17-32

    In order to increase the application efficiency and distribution uniformity in surface irrigation methods,some techniques such as the application of surge flow have been developed.One of the requirements for proper and efficient design of surge irrigation is to accurately determine the infiltration equation parameters.The purpose of the present study was to investigate the performance of three methods Elliott and Walker two-point, Shepard one-point and nonlinear regression methods in estimating water infiltration in furrow irrigation with surge flow.For this purpose,the field evaluation data of three experimental furrow included two furrows under surge flow and a furrow with continuous flow were used.The length and spacing of the furrows was 150m and 0.75m,respectively.The soil texture was clay loam.The results showed that the one-point method had the lowest performance in estimating the infiltration in furrow with surge and continuous flow.On the other hand,the results of nonlinear regression and two point methods were acceptable and close to each other.The mean values of root mean square error index for the one-point, two-point and nonlinear regression methods in estimating the advance times under surge flow were 10.85, 2.52 and 2.46 min,respectively, and in furrows under continuous flow were 8.87, 6.57 and 4.77 min, respectively.Also, the values of mean relative error in estimating the volume of infiltrated water in the furrows with surge flow were 42.12, 3.51 and 4.79, respectively,and for continuous flow were 7.70, 6.33 and 2.53, respectively.Results indicated that, the nonlinear regression method performed better in estimating the infiltration of furrow irrigation under surge and continuous flows.

    Keywords: Furrow irrigation, Infiltration, Simulation, Surge flow, WinSRFR
  • Rasoul Daneshfaraz *, Maryam Sattariyan, Babak Alinejad, Mahdi Majedi Asl Pages 32-46
    Scouring around the bridge piers due to harvesting of river materials is one of the causes of bridge damage. Therefore, this study has investigated the scouring around the bridge pile group in the presence of material harvesting in several hydraulic conditions. For the first in this study, the surface of the piers was reinforced using gravel to reduce scouring. Comparing the results of scour depth of the reinforced model with simple model showed that the using of roughness caused maximum reduction of the scour depth in the flow of 45 L s-1 and Froude number of 0.1. After that, the maximum reduction of scour depth in other experiments was 64.29% and related to the flow of 15 L s-1 and the Froude number of 0.1. Also, the results of this section showed that the using of gravel on the surface of the piers reduced the rate of scouring and increased the equilibrium time. The results of time development of scour depth showed that in simple model the scour depth increased due to the increase in both Froude number and flow discharge, but in the reinforced model the scour depth increased with increasing Froude number but did not increase with increasing flow discharge. Evaluating of the scour area around the piers showed that the scour area increased with increasing Froude number and decreased with increasing flow discharge. The results of this study and its comparison with other studies showed the appropriateness of gravel roughness at the surface of piers to reduce scour.
    Keywords: Bridge Pile Group, Flow discharge, Froude Number, Local scouring, River Material Harvesting
  • Maryam Gharekhani *, Ata Allah Nadiri, Asghar Asghari Moghaddam, Sina Sadeghfam Pages 47-59
    Salmas plain aquifer is one of the aquifers in West Azerbaijan province, which is exposing to contamination risk of various contaminants from geogenic origin such as arsenic. This is due to hot springs and geological conditions of the area. Therefore, it is necessary to assess the contamination risk to arsenic contaminant and identification of high-risk areas in this aquifer. In this study, the contamination risk of Salmas aquifer was investigated using OSPRC method. In OSPRC method, the contamination risk investigated by considering the origin, source, pathways, receptor and consequence. In this method, the source of contamination was identified then specific vulnerability to arsenic contaminants as pathway was investigated using GMDH neural network model and six parameters of SPECTR method. The parameters of SPECTR method are slope, pH, electrical conductivity, hydraulic conductivity, water table and recharge. The testing RMSE and r values of the GMDH neural network model were 0.036 and 0.902, respectively. The contamination risk map was obtained by multiplying the specific vulnerability in the groundwater velocity. This map showed that the risk of contamination to arsenic contaminant is higher in the western and southwestern parts of the aquifer than the other parts of the aquifer. In general, the contamination risk of Salmas aquifer to the arsenic contaminants is very low.
    Keywords: Arsenic, Contamination risk, GMDH-neural network model, OSPRC method, Salmas plain aquifer
  • Esfandyar Abbasnouvinpour *, Fatemeh Karimi, Hosain Rezaie Pages 61-73
    Today climate change is evident as a result of increasing greenhouse gases and its effects in different parts of the world, especially in arid and semi-arid regions. Since groundwater is the most important source to provide water, is essential future to analyzes of the impact of climate change on these resources and the estimate the measure of their nutritional in the future. In this research, the effects of climate change on the groundwater resources of Qorveh plain in the watershed of the Tolawar River have been investigated. For modeling the groundwater level of the study area, the MODFLOW model was used for 216 months of calibration and then validated using 163 months' data. Finally, the predicted precipitation was entered into the MODFLOW model as the feeding parameter and the effects of climate change in the three scenarios A1B, B1 and A2 at the static-water level with aquifer simulation were investigated. Also, with a 10% increase in harvest volume from wells and Expected rainfall prediction from scenario A2, the drop in static-water level has increased dramatically and every year we will have about 117 centimeters decrease in the static-water level. With a 10% reduction in the volume of wells in the coming years and projected rainfall from scenario B1, drop of static-water level has decreased from previous years and the measure of reduction in the static-water level was estimated to be about 33 centimeters annually.
    Keywords: Aquifer Simulation, Climate Change, MODFLOW, Lars-WG
  • Hamid Mirhashemi *, Dariush Yarahmadi Pages 75-90
    River flow contain fluctuations with very sharp ups and downs that act as unstable and chaos processes. The complexity of the behavior of such flow can be discovered and identified through the standard Hurst exponent and the generalized Hurst exponent or scale exponent. In this study, in order to identify the multi-fractal characteristics of large-scale and complex dynamics of Kashkan river flow, which has very strong fluctuations, multi-fractal detrended fluctuation analysis (MF-DFA) was used. The results of the detrended fluctuation analysis (DFA) show that there is one crossover with a time scale of 348-405 days in the daily signal of Kashkan river flow, which indicates the existence of fractal structure and different behavior of the time series of the river flow in different time scales. The Hurst exponent (h = 2) of small scales was 1.12, which indicates short-term memory and unstable structure of these time scales, while time series with a scale higher than this scale have a relatively stable structure. The strong dependence and gradual decrease of the generalized Hurst exponent on the degrees of fluctuation (q-order RMS) in the range of -5 to 5, on the one hand, shows the complex multi-fractal nature and dynamics, and on the other hand, the nonlinear memory of the Kashkan river flow signal. In addition, the multi-fractal nature and multiple scales of the river flow were confirmed in terms of the nonlinear relationship between mass exponent (tq) and q-order. The large width and asymmetry of the singularity spectrum, while expressing the intensity of the multi-fractal structure and different dynamics in the river flow signal, indicate the weight imbalance of the effect of large and small fluctuations on the river flow signal. The right tail elongation of this spectrum indicates the predominant effect of local fluctuations with small values on the structure of the Kashkan river flow time series.
    Keywords: Fluctuation, Hurst Exponent, Kashkan River, Multi-fractal, Singularity Spectrum
  • MohammadReza Sarikhani *, Mahnaz Afsharnia, Mahmud Zarei Pages 91-104
    Background and Objectives

    Petroleum hydrocarbons are the most common organic contaminants in water and soil ecosystems around the world. Application of soil microorganisms is one of the cost-effective and environmentally friendly approaches to remove or reduce the oil pollution. Isolation and assessment of oil-degrading bacteria is the first step in bioremediation. Accordingly, the aim of this study was isolation of crude oil degrading (COD) bacteria from contaminated soil samples around the refinery and petrochemical plants of Tabriz and assessment of their ability in oil degradation.

    Methodology

    In order to isolate the oil degrading bacteria from oil contaminated sludge collected from evaporation ponds of Tabriz Refinery, the carbon free minimal medium (CFMM) by enrichment methods were used. Based on bacterial growth indicators (e.g. optical density (OD) and microbial biomass, percent of crude oil degradation and production of biosurfactant), 20 efficient isolates were selected among the 60 isolates using CFMM supplemented with crude oil. All of these 20 isolates were evaluated by biosurfactant production tests. Then, 20 isolates were selected based on their growth rate, crude oil degradation potential, and their ability to degrade recalcitrant compounds (light naphta, heavy naphta, styrene and anthracene).

    Findings

    The most efficient strains that had the highest OD, microbial biomass and percentage of oil biodegradation with biosurfactant production ability were the isolates COD2-1,  COD1-5, COD4-3, COD4-2, COD9-3, COD6-3, COD7-1, COD3-1, COD1-1 and COD8-1. While other efficient isolates (COD1-4, COD5-6, COD4-5, COD7-3, COD4-6, COD6-1, COD6-4, COD2-3, COD8-2 and COD3-3) did not produced biosurfactant.  Among these bacteria, 11 efficient isolates were identified by molecular techniques. The results of molecular identification of bacteria showed that these isolates belong to the genus and species Stenotrophomonas sp.,  Achromobacter sp.,  Psedochrobactrum sp., Arthrobacter sp.,  Shewanella sp., Alcaligenes sp., Pseudomonas sp . and Acinetobacter baumannii. 

    Conclusion

    Among the isolates, the genus Stenotrophomonas sp., Psedochrobactrum sp., Arthrobacter sp. and Shewanella sp. with high quantitative and qualitative indices in terms of bacterial growth, microbial biomass, crude oil degradation and production of biosurfactant were the best candidates for bioremediation experiments in contaminated soil.

    Keywords: Biosurfactant, Oil bioremediation, Oil Contaminated Soil, Oil degrading bacteria
  • Bahman Pasban Eslam * Pages 105-114
    To recognize the effects of water deficit stress on physiological and agronomic responses of salt tolerant safflower genotypes, and introducing indices to selecting drought tolerant genotypes of safflower, an experiment was conducted as split plot based on a randomized complete blocks design with three replications in saline soils (6.7 dS m-1) of the East Azerbaijan Agriculture and Natural Resources Research and Education Center during 2017-18. The experimental factors included drought stress (non-stressed and stressed from flowering to maturity (and six fall safflower genotypes including: Padideh, Golemehr, Mexico14, Mexico248, Mexico295 and Parnian. Drought stress increased leaf temperature and decreased leaf relative water content (RWC), stomatal conductance and leaf chlorophyll index and also grain number per capitulum, oil percent, grain and oil yields significantly. Significant differences were seen among the genotypes in the above-mentioned indices (except for leaf temperature), yield components and seed and oil yields. Correlations among leaf temperature, RWC, stomatal conductance and leaf chlorophyll index with each other and with seed and oil yields were significant. Therefore, these indices (except for leaf temperature) can be used to select drought-tolerant fall genotypes of safflower in the region. Correlation among capitulum number per plant and grain number per capitulum with each other and seed and oil yields, were positive and significant. Hence, these yield components had important role in productivity. Golemehr, Mexico 14, Mexico 248 and Mexico 295 genotypes indicated higher seed and oil yields. It seems that the above four genotypes could be adapted to cultivate in saline areas around Urmia Lake and areas with similar climate.
    Keywords: Grain Yield, Leaf Chlorophyll Index, Leaf Temperatures, Relative Water Content, Stomatal Conductance
  • Reza Talaei *, Younes Rostamikia, Farzaneh Azimi Motem, Ali Jafari Ardakani, Hamidreza Peyrowan Pages 117-133
    In this research, a methodology is presented to evaluate the ability of plants for rill and gully erosion control in south of Ardabil province. The plants potential for controlling of concentrated flow erosion was determined based on a multi-criteria analysis. The stem density (SD), top soil erosion-reducing potential of plant roots during concentrated flow erosion (RSD), sediment obstruction potential (SOP), index of plant stiffness (MEI) and root cohesion (Cr) were calculated for 36 native plants (SD=1.216×〖10〗^(-4)-0.28, RSD=3.6×〖10〗^(-42)-10,1076, SOP=0.00082-0.988, MEI=1.69×〖10〗^(-6)-53.471 and Cr=5.432×〖10〗^(-4)-34.62). SD ranges from 0·26 to 28%. The plants Acantholimon talagonicum L. and Festuca Ovina L. have the highest stem density. These are small plant species with a good soil cover in spring and summer. SOP ranges between 0.00128 and 0.988 m/m. The plants Colutea persica Boiss., Melica altissima L., Festuca Ovina L., Verbascum thapsus L. and Amygdalus scoparia Spach have a high potential to obstruct sediment and organic residues. The results of the MEI calculations show that the shrubs and bushs Colutea persica Boiss., Amygdalus scoparia Spach, Tamarix ramosissima Ledeb., Salsola kali L. and Rhus coriaria L. are the most resistant to bending through flow shear forces (5.19-34.626N). Some plants such as Amygdalus scoparia Spach, Glycyrrhiza aspera Pall. or Stipa pennata L. have low RSD value that ranges from 6.68×〖10〗^(-24) to 3.6×〖10〗^(-42), and a high erosion-reducing potential through their roots during concentrated flow. Combined planting of plant species can be more effective in erosion control. The results can be used in adjacent regions and similar cold-semiarid and cold-arid environments.
    Keywords: Ardabil, Erosion, Indicator, Plant species, Potential
  • Mehdi Safdari *, Seyed Mehdi Hosseyni, Mehran Hekmatnia, Amir Dadres Moghadam Pages 133-145
    Dates is one of the most important horticultural products in Iran, which has a special place in food security, economy, and trade in agricultural products. Now, Iran is one of the biggest producers of dates in the world, but the lack of water resources is one of the main challenges in producing this crop in Iran. Therefore, the purpose of this study is to investigate the water footprint of date production in Iran using three specific waters, namely blue water, green water, and greywater. Then, using the concept of virtual water footprint introduced by Hoekstra and Hang (2003), the water trade footprint for the date crop was calculated for the years 2018-2001. The results show that the average annual harvest of water resources for date production in Iran is 3.486 billion m3, a total of 69.752 billion m3 of water was consumed between 2001 and 2018 to produce dates in Iran. 68% (2.352 billion m3 per year and a total of 426.466 billion m3) of the total need for date irrigation in Iran through abstraction from groundwater or so-called blue water, 28% (0.976 billion m3 per year, A total of 17.526 billion m3 has been supplied through green water and 4 % (0.139 billion m3 per year, a total of 2.764 billion m3) has been supplied through grey water. Examination of water footprint of date production showed that to produce 1 kg of dates in Iran,
    Keywords: Date, Virtual Water, Blue water, Green water, World Trade
  • Mostafa Banitalebi Dehkordi *, Hossein Rezaie Pages 147-168
    Several researches have been performed to investigate reasons of Urmia Lake dry out and solutions to stop Lake Shrinkage. In this research, by means of game theory and establishing five different scenarios, the Urmia Lake Conflict, has been discussed. Therefore, income of agriculture sector and water which is discharged to lake, are introduced as two players. In this non-cooperative game, the basin consumers sector was not allowed to consume more than 100% of Natural Renewable Water Resources and at least 3.5 billion cubic meters of water was allocated to Lake. Moreover, another hypothesis was that Agricultural Income should not be less than current amount. Based on above limitations, compared to other scenarios, the 4th scenario, in which, irrigated cropping pattern was completely prohibited and all orchards were irrigated using drip irrigation, presented the most desirable results. In the equilibrium, which was located at 4th scenario, Agricultural, Domestic and Industry sectors, consumed 26.78% of natural renewable water and 4235 mcm of water was allocated to Lake. Moreover, the agricultural income in this equilibrium was increased by 19% compared to current situation. At the equilibrium, as a consequence of crop irrigation prohibition, current costs diminished and therefore it might be in interest of farmers more than other scenarios.
    Keywords: Renewable Water Resources, Urmia Lake basin, Scenario, game theory, Equilibrium
  • Saeed Hedayati Aram *, Majid Fazli Pages 169-186
    One of the structures that is widely used for training the rivers and channels is groyne. From past time, application of the groyne indicates the wide advantages of these kind of structures. One of the important issues in the design of groynes is the local scour phenomenon in the nose due to changes in flow pattern and presence of strong vortices. In recent years, most research has been based on open and impermeable groynes, and most have been done in laboratory. Therefore, in this study, the scour and 3D flow pattern around the T-shaped gabion groyne were simulated using Flow-3D numerical model and turbulence model (k-ω) and compared with the experimental results. The results showed that the model (k-ω) has better agreement with the experimental results in predicting the maximum scour depth and flow pattern around the T-shaped gabion groyne. So that the location of scour and the maximum depth of scour obtained from numerical simulation are close to the experimental results. Increasing the body permeability also has a significant effect on reducing turbulence, eddy and transverse velocity.
    Keywords: Scouring, T-shaped groyne, Flow pattern, Gabion groyne, Flow-3D