فهرست مطالب

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و پنجم شماره 2 (پیاپی 98، اردیبهشت 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/02/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • محمدمهدی دوست محمدی، محمدعلی غلامی سفیدکوهی*، عبدالمجید لیاقت، رضا نوروز ولاشدی صفحات 163-177

    کارایی سامانه آبیاری داربستی به عنوان سامانه آبیاری بارانی جدید، با سه الگوی قرارگیری آبپاش شامل 8*8 متر (SS-88)، 10*8 متر (SS-810) و 12*8 متر (SS-812)، در کشت یونجه در استان مرکزی مورد ارزیابی قرار گرفت. شاخص های یکنواختی توزیع (DU)، ضریب یکنواختی (CU)، راندمان کاربرد آب در ربع پایین (AELQ) و بهره وری مصرف آب (WP) در سال های 1398 و 1399 و پس از برداشت های سوم (HA-3)، چهارم (HA-4) و پنجم (HA-5) محصول تعیین شد. نتایج نشان داد که میانگین ضریب یکنواختی در الگوی SS-88 در سال اول و دوم به ترتیب 76/84 و 34/86 درصد بوده و بیشترین میزان ضریب یکنواختی را نسبت به دو الگوی دیگر داشته است. یکنواختی توزیع آب در الگوی SS-88، SS-810 و SS-812 در سال اول و دوم به ترتیب برابر با 3/77، 31/79 و 38/75، 66/77 و 11/70 و 88/70 درصد بود که به ترتیب بیانگر عملکرد بسیار خوب، بسیار خوب و نسبتا خوب در هر یک از این الگوها بود. همچنین شاخص AELQ در سال اول و دوم در هر سه الگو در سطح یک درصد تفاوت معنادار داشته است. بررسی آماری نیز بیانگر اختلاف معنادار در سطح یک درصد بین الگوی SS-812 با دو الگوی دیگر بود. بهره وری مصرف آب یونجه در الگوی SS-88، SS-810 و SS-812 در سال اول و دوم به ترتیب 84/1، 87/1 و 28/2، 43/2 و 3/2، 4/2 کیلوگرم بر مترمکعب بود. بطورکلی الگوی SS-810 با توجه به شاخص های مورد بررسی الگوی مناسب تری می باشد.

    کلیدواژگان: بهره وری آب، ضریب یکنواختی، یکنواختی توزیع، پتانسیل کاربرد آب در چارک پایین
  • علی خورشیدی، محمدجواد منعم*، مهدی مظاهری صفحات 179-195

    کاربرد روش تحویل توافقی برای افزایش اختیار کشاورزان در مدیریت آبیاری و بهبود بهره وری در شبکه های آبیاری توصیه شده است. در روش توافقی تنوع و تعدد درخواست ها در زمان و مکان، موجب پیچیدگی عملیات بهره برداری و افزایش احتمال خطا در تنظیم سازه ها می شود. هدف این پژوهش، بررسی اثرات خطای تنظیم سازه ها بر عدم قطعیت شاخص های عملکرد کانال ها می باشد. بدین منظور در یک کانال دو گزینه افزایش و کاهش درخواست در نظر گرفته شد. همچنین چهار سناریو برای خطای تنظیم سازه ها، شامل یک آب بند، یک آب بند و یک آبگیر، دو آب بند، دو آب بند و یک آبگیر تعریف شد. در سناریوهای مختلف اعداد تصادفی برای تنظیم سازه ها با استفاده از روش مونت کارلو تولید شد. سامانه کانال، سناریوهای تنظیم سازه ها و گزینه های تحویل آب با استفاده از مدل هیدرودینامیک ICSS شبیه سازی شدند. شاخص های خروجی شامل دبی تحویلی، کفایت، راندمان و پایداری تحویل، و خطای تنظیم عمق بررسی شدند. عدم قطعیت شاخص ها، برای احتمال خطای تنظیم سازه ها از 38، تا 95 درصد محاسبه شد. محدوده عدم قطعیت دبی تحویلی برای سناریوی افزایشی بین 38 تا 95 درصد، و برای سناریوی کاهشی بین 33 تا 85 درصد به دست آمد. بنابراین سناریوهای افزایشی دارای عدم قطعیت بیشتری بودند، و دقت تنظیم سازه ها در شرایط افزایش جریان اهمیت بیشتری دارد. با افزایش سازه هایی که تنظیم آنها با خطا همراه بود، دامنه عدم قطعیت عموم شاخص ها افزایش یافته است، که بیشترین آنها در گزینه افزایشی برای پایداری تحویل با 12 درصد، و در گزینه کاهشی برای شاخص عمق با 8 درصد بوده است. در سناریوهای افزایشی، دبی تحویلی با محدوده عدم قطعیت 38 تا 95 درصد حساسترین پارامتر بود. در سناریوهای کاهشی شاخص های عمق با محدوده عدم قطعیت 36 تا 82 درصد نسبت به دبی تحویلی حساس تر بوده است. بنابراین در سناریوهای افزایشی تنظیم دبی تحویلی، و در سناریوهای کاهشی تنظیم عمق اهمیت بیشتری داشته اند.

    کلیدواژگان: بهره برداری سازه ها، تحویل توافقی، روش مونت کارلو، شبکه های آبیاری، عدم قطعیت
  • سید جواد موسوی*، سیده معصومه بنی هاشمی صفحات 197-218

    دریای خزر به عنوان بزرگ ترین دریاچه جهان، از جنبه های مختلف اقتصادی، اجتماعی، گردشگری و محیط زیستی دارای اهمیت بسیار است. در همین راستا، پایش کیفیت آب سواحل جنوبی دریای خزر به منظور بررسی آن بر طبق استانداردهای ملی و بین المللی و کنترل آلودگی های احتمالی نوار ساحلی ایران از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین، کیفیت آب از نظر مقدار فلزهای سنگین توسط مرکز ملی مطالعات و تحقیقات دریای خزر با استقرار 14 ایستگاه در نوار ساحلی از میانکاله تا آستارا مطالعه گردید. در این مطالعه غلظت عنصرهای فلزی و غیر فلزی سنگین و خطرناک در عمق های یک و هفت متر از ایستگاه فرح آباد تا لیسار و در دو عمق یک و چهار متر در ایستگاه های میانکاله و آستارا با روش  ICP-MSاندازه گیری و شاخص های ارزیابی فلزات سنگین، شاخص درجه آلودگی، شاخص آلودگی فلزات سنگین و ضریب همبستگی اسپیرمن نیز بر طبق داده های غلظت محاسبه شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که میانگین غلظت فلزات سنگین و خطرناک (ppm 37/2),B (ppb 9/24) Ba و (ppb 3/18)Zn در عمق یک متر و (ppm 44/2),B (ppb 5/26) Zn و (ppb 5/17) As در عمق هفت متر بیشترین غلظت ثبت شده در ایستگاه های پایش می باشند. با توجه به داده ها، بیشترین مقدار شاخص ارزیابی (58/1)، شاخص درجه آلودگی (96/5-) و شاخص آلودگی (49/68) فلزات سنگین به ترتیب در عمق های هفت متر ایستگاه فرح آباد، عمق یک متر ایستگاه فریدونکنار و عمق یک متر ایستگاه میانکاله بدست آمد.

    کلیدواژگان: دریای خزر، فلزهای سنگین، شاخص درجه آلودگی، شاخص ارزیابی، ضریب همبستگی
  • عبدالرحمان میرزائی*، افشین سلطانی، فریبرز عباسی، ابراهیم زینلی، شهرزاد میرکریمی صفحات 219-244
    تهیه و اجرای مناسب برنامه های سازگاری به کم آبی در سطح استانی نیازمند وجود اطلاعاتی متنوع، معتبر و یکپارچه مرتبط با منابع آب استان است. برای دستیابی به این اطلاعات به صورت یکپارچه و پویا، سیستمی تحت عنوان سامانه استانی حسابداری آب (SAWA) برای استان فارس تهیه شد. ابتدا با بررسی شرایط اقلیمی و خاک، کل اراضی کشاورزی آبی استان به 17 پهنه اگرواکولوژیک همگن تقسیم بندی شدند. سپس یک مدل شبیه ساز گیاهی (SSM-iCrop2) که هسته اصلی سیستم را تشکیل می دهد برای شبیه سازی رشد، عملکرد و بیلان آب مزرعه 35 گیاه مهم در شرایط کشاورزان در 17 پهنه کالیبره و برپا (ست آپ) شد. شبیه سازی ها بر اساس داده های هواشناسی سال های 2011 تا 2021 در دو حالت شرایط کشاورزان و پتانسیل صورت گرفت. خروجی های سیستم مذکور به صورت روزانه و نیز انتهای فصل رشد گیاه تولید می شوند. علاوه بر این، سیستم قادر است خروجی های ماهانه نیز تولید کند. این برآوردهای ماهانه یکی از ضروری ترین اطلاعات در برنامه ریزی های سازگاری با کم آبی مثل تغییر الگوی کشت است. برخی از خروجی های سیستم عبارتند از تاریخ کاشت گیاهان زراعی و تاریخ بازشدن جوانه درختان، مراحل مهم فنولوژیک گیاهان، عملکرد بیولوژیک، شاخص سطح برگ و مولفه های بیلان آب یعنی رواناب، تبخیر، تعرق، زه کشی عمقی، برگاب، تعرق علف های هرز و آبیاری. خروجی های این سامانه برای هر گیاه و یا کل گیاهان به صورت پهنه، شهرستان و استان قابل دسترس هستند. ارزیابی صحت برآوردهای مدل نشان داد که برآوردهای شبیه سازی شده با اندازه گیری شده مطابقت رضایت بخشی دارند.
    کلیدواژگان: آب آبیاری، بیلان آب، سازگاری به کم آبی، مدل سازی، SSM-iCrop2
  • لیلی قربانی مینائی، ابوالفضل مساعدی، مهدی ذاکری نیا*، الهام کلبعلی، محمد قبایی سوق صفحات 245-268
    ارزیابی وضعیت اقلیمی دوره های آتی با استفاده از مدل های اقلیمی برای در نظر گرفتن اقدامات لازم در زمینه سازگاری و یا کاهش اثرات پدیده تغییر اقلیم ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش روند زمانی بارش، دمای حداقل و دمای حداکثر در محدوده چهار ایستگاه در زیرحوضه قره سو و علاوه بر آن به روش درون یابی تیسن در مقیاس منطقه ای مورد بررسی قرار گرفته است. از بین پنج مدل از مجموعه مدل های CMIP6، سه مدل به عنوان مدل برتر انتخاب و برای اجرای گروهی مدل ها استفاده شدند. مقیاس کاهی با نرم افزار CMHyd برای دو سناریوی SSP2-4.5 و SSP5-8.5 در سه دوره 2050-2026، 2075-2051 و 2100-2076 انجام شد. بررسی روند متغیرها در دوره پایه (2014-1990) و آتی با آزمون من کندال و شیب سن انجام شد. نتایج بررسی روند معنی داری داده های میانگین سالانه متغیر دمای حداکثر و حداقل تمام ایستگاه ها و محدوده مورد مطالعه طبق سناریوی SSP2.4-5 در دو دوره آینده نزدیک و میانه و برای سناریوی SSP5-8.5 در هر سه دوره آتی در سطح 99 درصد دارای روند معنی دار افزایشی است. در بررسی روند معنی داری داده های فصلی بارش طبق سناریوی SSP2.4-5 در فصل تابستان آینده دور تمام ایستگاه ها و آینده نزدیک ایستگاه محوطه اداره آب گرگان در سطح احتمال 95 درصد و سناریوی SSP5-8.5 فقط در فصل زمستان آینده دور ایستگاه غفارحاجی در سطح احتمال 99 درصد دارای روند معنی دار است. داده های ماهانه بارش آینده دور محدوده مورد مطالعه طبق سناریوی SSP2.4-5  در ماه Aug در سطح احتمال 99 درصد و SSP5-8.5 در ماه Mar در سطح احتمال 95 درصد دارای روند معنی دار است.
    کلیدواژگان: اجرای گروهی مدل، بارش، تغییر اقلیم، روند، مدل های CMIP6
  • سید عرفان خاموشی، فریدون سرمدیان*، محمود امید صفحات 269-283

    تناسب اراضی یک عامل اساسی در برنامه ریزی استفاده از اراضی و تولید پایدار محصولات کشاورزی است. ارزیابی تناسب اراضی به بهینه سازی استفاده از اراضی، ترویج استفاده پایدار از اراضی، حفاظت از محیط زیست و اطمینان از استفاده بهینه از منابع طبیعی کمک می کند. این تحقیق در منطقه آبیک استان قزوین واقع در شمال غرب ایران به وسعت 60 هزار هکتار انجام شده است، پس از جمع آوری داده ها از 300 خاکرخ و تعیین کلاس های تناسب زمین برای گندم با آبیاری سطحی با استفاده از سامانه طبقه بندی فائو، نقشه های رقومی به دو روش مرسوم و یادگیری ماشینی با استفاده از متغیرهای محیطی مستخرج از مدل رقومی ارتفاع، تصاویر ماهواره لندست-8 و سنتینل-2 بدست آمد. نتایج نشان داد که روش یادگیری ماشینی با دقت کلی 74 درصد و شاخص کاپای 68 توانست دقت بالاتری را نسبت به روش مرسوم با دقت کلی 62 درصد و شاخص کاپای 53 از خود نشان دهد. همچنین مهم ترین متغیرهای محیطی که در مدلسازی یادگیری ماشینی استفاده شدند متغیرهای مستخرج از مدل رقومی ارتفاع و ماهواره لندست-8 بود. بیشترین وسعت منطقه برای کشت گندم با آبیاری سطحی در کلاس نسبتا مناسب (S2) با 30753 هکتار در روش جنگل های تصادفی و 21028 هکتار در روش سنتی بدست آمد و کمترین وسعت نیز متعلق به کلاس نامناسب (N) با 3052 هکتار در روش جنگل های تصادفی و 7185 هکتار در روش سنتی شناسایی شد. 15000 هکتار از منطقه مورد مطالعه نیز بدون محدودیت (S1) کشت برای گندم با آبیاری سطحی گزارش گردید.

    کلیدواژگان: جنگل تصادفی، خصوصیات ژئومرفولوژیک، روش پارامتریک، گندم
  • صابر حیدری*، سید علی غفاری نژاد، جواد سرحدی، مهری شریف صفحات 285-296

    هدف از این پژوهش ارزیابی رابطه بین آهن موجود در برگ با برخی ویژگی های زودیافت خاک در باغات مرکبات منطقه جنوب استان کرمان به وسیله روش های مدل سازی شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون گام به گام بود. به همین منظور 40 باغ بارده از کل منطقه انتخاب شده و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و آهن موجود در برگ گیاه اندازه گیری شد. با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و مدل های مختلف با داده های متفاوت از ویژگی های خاک به عنوان ورودی و آهن برگ به عنوان خروجی، توانایی این مدل ها در پیش-بینی غلظت آهن برگ مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مدل سازی نشان داد شبکه عصبی مصنوعی با متغییرهای کربن آلی، پ هاش، رس، فسفر، درصد مواد خنثی شونده و هدایت الکتریکی با ضرایب تبیین 86/0 و 81/0 و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) 60/14 و 13/20 میلی گرم بر کیلوگرم برای داده های آموزش و آزمون بهترین در برآورد آهن برگ بود. مقایسه مدل های رگرسیون و شبکه عصبی در داده های آزمون نشان داد که شبکه عصبی دقت بالاتری با ضریب تبیین 81/0 نسبت به رگرسیون گام به گام با ضریب تبیین 2/0 داشت. همچنین مقدار RMSE شبکه عصبی نیز بهبود بهتری داشته و از 72/27 میلی گرم بر کیلوگرم در مدل رگرسیون گام به گام به 13/20 میلی گرم بر کیلوگرم در شبکه عصبی رسید. شبکه عصبی مصنوعی بر اساس ویژگی های زودیافت خاک قادر به پیش بینی آهن موجود در برگ گیاه بوده اند به گونه ای که با انتخاب کربن آلی به عنوان ورودی اولین مدل تا در بهترین مدل با انتخاب کربن آلی، پ هاش، رس، فسفر، درصد مواد خنثی شونده و هدایت الکتریکی، دقت مدل افزایش یافت.

    کلیدواژگان: پرسپترون چند لایه، رگرسیون گام به گام، ماده آلی خاک، مرکبات
  • قاسم ذوالفقاری*، زهرا رشید صفحات 297-311
    نیترات به دلیل حلالیت بالا در آب، غنی سازی منابع آب و شرکت در فرآیند یوتروفیکاسیون، سبب آسیب های زیادی به محیط زیست شده است. در این پژوهش گرانول های نانوزئولیت کلینوپتیلولیت (Clinoptilolite) اصلاح شده توسط سورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم بروماید (HDTMABr) به نام HD-Clinoptilolite سنتز شد. ابتدا زئولیت کلینوپتیلولیت منطقه سبزوار با آسیاب Ball mill به نانوزئولیت تبدیل و سپس گرانول آن تهیه شد. در این پژوهش یک رآکتور با جریان پیوسته بالا رو با قطر cm 3 و ارتفاع cm 54، برای مطالعه pH، شدت جریان، غلظت اولیه، و ارتفاع ستون برای حذف نیترات از آب آلوده ساخته شده است. برای تعیین مشخصات جاذب از آنالیزهای XRD، SEM، TEM، FTIR، و DLS و برای سنجش نیترات از دستگاه UV-Vis Array spectrophotometer استفاده شده است. همچنین از مدل های توماس (Thomas)، بوهارت آدامز (Bohart-Adams)، و یون نلسون (Yoon-Nelson) برای پیش بینی رفتار ستون بهره گرفته شده است. طبق نتایج با افزایش غلظت نیترات، ظرفیت جذب به دلیل افزایش حضور یون نیترات از 16/3 به 21/95 افزایش یافت. همچنین با افزایشpH و ارتفاع ستون ظرفیت جذب افزایش یافت در حالی که با افزایش شدت جریان، ظرفیت جذب به دلیل کاهش زمان تماس کاهش پیدا کرد. بالاترین ظرفیت جذب در غلظت 200، pH برابر با 8 و ارتفاع ستونcm  54 رخ داده است. در ارتفاع cm 54 ظرفیت جذب برابر mg/g 26/91 است. نتایج حاکی از آن است که گرانول های نانوزئولیت کلینوپتیلولیت اصلاح شده با لیگاند آمونیوم بروماید قابلیت حذف نیترات از آب آشامیدنی را به میزان بالایی دارد.
    کلیدواژگان: نانو زئولیت اصلاح شده، رآکتور پیوسته، نیترات
  • سینا اسدپور لمر، کیومرث ابراهیمی*، عبدالمجید لیاقت، فاطمه علیپور صفحات 313-327

    رودخانه ها از مهمترین منابع آب مورد استفاده جوامع هستند. از این رو پایش کیفیت مستمر آن بسیار ضروری است. در این راستا در مقاله حاضر پایش کیفیت آب رودخانه دیناچال از استان گیلان بر مبنای مطالعات میدانی، نمونه برداری و روش های آزمایشگاهی صورت گرفته است. برای این منظور 5 پارامتر هیدرولیکی و 13 پارامتر کیفیت آب از جمله نیترات، فسفات، دما و اسیدیته در هفت مقطع انتخابی در طول 25 کیلومتری رودخانه دیناچال در شهریور سال 1400 اندازه گیری و بررسی شد. به منظور تحلیل نتایج از روش های شولر، پایپر، ویلکاکس و شاخص های FAO و WQI استفاده شد. همچنین، نتایج مقایسه مکانی کیفیت آب رودخانه نشان داد که مقادیر اکثر پارامترها از بالادست رودخانه با شیب نسبتا ثابتی افزایش یافته و از ایستگاه واقع در ابتدا روستای صفر محله (مقطع 4) تا انتهای رودخانه با شدت بیشتری افزایش یافته اند. در این میان سه پارامتر هدایت الکتریکی، نیترات و کل موادجامدمحلول افزایش چشمگیری داشته اند، به این صورت که از ابتدا تا انتهای رودخانه، هدایت الکتریکی از µS/cm67/315 به µS/cm712، کل مواد جامد محلول از mg/l03/202 به mg/l68/455 و مقدار نیترات از mg/l27/11 به mg/l47/69 افزایش یافته است. همچنین نتایج مقایسه زمانی کیفیت آب رودخانه نشان داد که مقدار اکسیژن محلول نسبت به گذشته کاهش ناچیزی به مقدار 8 درصد داشته و نیترات از mg/l 4/19به mg/l 4/21 و هدایت الکتریکی از µS/cm 328 به µS/cm 416 افزایش داشته اند. طبق مقایسات انجام شده بین سال های 1375 تا 1395 در بازه زمانی تیرماه و خرداد ماه، به علت ورود زهآب های کشاورزی، مقادیر نیترات از حد مجاز فراتر رفته است.

    کلیدواژگان: آلودگی، بهره برداری پایدار، کیفیت آب، منابع آب سطحی، گیلان
  • نادر عباسی*، فریبرز عباسی*، رضا بهراملو، ابوالفضل ناصری، سمیرا واحدی، ثمر بهروزی نیا، اسماعیل مقبلی دامنه، اسحق زارع، سید ابراهیم دهقانیان، محمد خرمیان، علی قدمی فیروزآبادی، محمد کریمی، سالومه سپهری، محمدمهدی نخجوانی مقدم صفحات 329-343

    محدودیت منابع آب و ضرورت بهبود بهره وری آب در تولید محصولات سبزی و صیفی ازیک سو و اهمیت اقتصادی تولید خیار در کشور از سوی دیگر، لزوم بررسی شاخص های مدیریتی در تولید خیار را آشکار می‏نماید. پژوهش حاضر با هدف تعیین مستقیم آب کاربردی خیار (مجموع حجم آب آبیاری و بارندگی) و شاخص های بهره وری آب آبیاری در مزارع تولید خیار کشور بدون دخالت در برنامه آبیاری کشاورزان در طول یک سال زراعی (1399-1400) انجام شد. از این رو، حجم آب آبیاری و عملکرد خیار در بیش از 180 مزرعه منتخب و مشتمل بر حدود 70 درصد سطح زیرکشت خیار در کشور اندازه گیری گردید. نتایج حاکی از آن است که تفاوت بسیار معنی داری در حجم آب آبیاری، آب کاربردی، عملکرد و شاخص های بهره وری آب در استان های منتخب وجود دارد. حجم آب کاربردی خیار در مزارع منتخب از 4158 مترمکعب در هکتار در استان هرمزگان تا 8898 مترمکعب در هکتار در استان خراسان رضوی متغیر است و میانگین وزنی آن 7043 مترمکعب در هکتار حاصل شد. میانگین عملکرد خیار از 12750 کیلوگرم بر هکتار در استان زنجان تا 32956 کیلوگرم بر هکتار در استان خراسان رضوی متغیر و میانگین وزنی آن 25219 کیلوگرم بر هکتار است. شاخص های بهره ‏وری آب آبیاری و آب کاربردی به ترتیب 27/4 و 20/4 کیلوگرم بر مترمکعب بدست آمد این در حالی است که کمترین مقدار شاخص بهره وری آب کاربردی در استان زنجان (21/2 کیلوگرم بر متر مکعب) و بیشترین مقدار آن در استان فارس (59/6 کیلوگرم بر متر مکعب) بود.برمبنای نتایج حاصل، حجم کل آب مورد نیاز 55 هزار هکتار سطح زیرکشت خیار در کشور، 330 میلیون مترمکعب برآورد گردید.

    کلیدواژگان: آب آبیاری، خیار، عملکرد، نیاز آبی
|
  • MohammadMahdi Doust Mohammadi, MohammadAli Gholami Sefidkouhi *, Abdolmajid Liaghat, Reza Norooz Valashedi Pages 163-177

    The Water Productivity (WP) of the Darbasti Irrigation System (DIS) was evaluated in Alfalfa cultivation in the Markazi Province. The evaluation included three patterns of sprinkler placement: 8x8 meter (SS-88), 8x10 meter (SS-810), and 8x12 meter (SS-812). The Distribution Uniformity (DU), Coefficient of Uniformity (CU), Application Efficiency of Low Quarter (AELQ), and WP were determined in the years 2018 and 2019, after the third (HA-3), fourth (HA-4), and fifth (HA-5) yield harvests. The results showed that the average CU in the SS-88 pattern was 84.76% in the first year and 86.34% in the second year. This pattern had the highest CU compared to the other two patterns. The DU in SS-88, SS-810, and SS-812 patterns in the first and second year was 77.3%, 79.31%, and 75.38%, 77.66%, and 70.11%, 70.88%, respectively. These results indicate very good, good, and relatively good performance in each of the patterns, respectively. Moreover, there was a significant difference at the one percent level in the AELQ between the first and second year for all three patterns. The results showed a significant difference at the level of one percent between the SS-812 model and the other two models. The WP of alfalfa was 1.84 kg/m3, 1.87 kg/m3, and 2.28 kg/m3 for SS-88, SS-810, and SS-812 patterns, respectively, in the first year. In the second year, this index was 2.43 kg/m3, 2.3 kg/m3, and 2.4 kg/m3 for the same patterns, respectively. Generally, the SS-810 pattern of sprinkler placement is a suitable choice based on performance indicators.

    Keywords: DU, Cu, AELQ, WP
  • Ali Khorshidi, MohammadJavad Monem *, Mehdi Mazaheri Pages 179-195

    Arranged delivery is recommended for higher irrigation management flexibility and water productivity in irrigation networks. For arranged delivery, the spatial and temporal variations of numerous requests increase the complexity of the operation and the probability of operational errors. The objective of this research is to consider the operational errors and analyze their impact on output uncertainty. To this end, in a canal, two options of increase and decrease in demand, and four scenarios of structural operational errors are studied. The structural operational error scenarios include one check structure, one check and one intake, two check structures, two checks, and one intake. In each scenario, random numbers for structural adjustment were generated using the Monte Carlo simulation method. The canal system, operational scenarios, and delivery options were simulated using the Irrigation Conveyance System Simulation (ICSS) model. The analyzed outputs are delivery discharge, adequacy, efficiency, stability, and depth control error. The uncertainty of outputs is calculated for the operational error range of 38 to 95 %. The uncertainty band of the flow delivery for the increasing scenario was between 38 to 95%, and 33 to 85% for the decreasing scenario. Therefore, increasing scenarios produce higher uncertainty, and require a more accurate operation. By increasing the number of structures that encounter operational error, the uncertainty of almost all outputs has increased. The highest increment of 12% was seen in the stability index for the increasing scenario and an 8% uncertainty band increase in the depth index for the decreasing scenario. For increasing scenarios, delivery discharge with an uncertainty band of 38 to 95% is the most sensitive parameter. For decreasing scenarios, the depth control parameter with an uncertainty band of 36 to 82% is more sensitive compared to delivery flow. Therefore, for increasing scenarios the delivery discharge, and for decreasing scenarios, the water depth are more important parameters to be controlled.

    Keywords: Arranged delivery, irrigation canals, Monte Carlo method, Structural Operation, Uncertainty
  • Seyyed Javad Mousavi *, Seyede Masoume Banihashemi Pages 197-218

    The Caspian Sea as the largest lake in the world is very important from the different aspects of economic, social, tourist, and environmental. In this regard, monitoring the water quality of the southern shores of the Caspian Sea has a special importance in order to study it according to national and international standards and control the possible pollution of the coastal strip of Iran. Therefore, the National Research Center of Caspian Sea was analyzed and checked the quality of water in terms of amount heavy metal by establishing 14 stations in the coastal strip from Miankala to Astara. In this study, the concentration of heavy and dangerous metallic and non-metallic elements in depth 1 and 7 meters from Farah Abad station to Lisar and at two depths of 1 and 4 meters in Miankala and Astara stations were measured by ICP-MS method and heavy metal evaluation index, pollution degree index, heavy metal pollution index and Spearman's correlation coefficient were calculated according to the concentration data. The obtained results show that the average concentration of heavy and dangerous metals B(2.37ppm), Ba(24.9ppb) and Zn(18.3ppb) at a depth of one meter and B(2.44ppm), Zn(26.5ppb) and As(17.5ppb) at a depth of seven meters are the highest concentrations recorded in the monitoring stations. According to the data, the highest value of the HEI(1.58), the Cd(-5.96) and  the HPI(68.49) of heavy metals were obtained at depth of seven meters in Farah-Abad station and one meter Faridoonkanar and Miankale station, respectively.

    Keywords: Caspian Sea, Heavy metals, pollution degree index, evaluation index, Correlation coefficient
  • Abdolrahman Mirzaei *, Afshin Soltani, Fariborz Abbasi, Ebrahim Zeinali, Shahrzad Mirkarimi Pages 219-244
    Preparation and proper implementation of water scarcity adaptation programs at the provincial level requires diverse, reliable and integrated information related to the province's water resources. To obtain this information in an integrated and dynamic manner, a system called ‘System for regional Agricultural Water balance and water Accounting’ (SAWA) was prepared for Fars province. First, the irrigated agricultural lands of the province were divided into 17 homogenous Agro-Ecological-Zones (AEZ). Then, a crop model (SSM-iCrop2) was calibrated and set up to simulate the growth, yield and field water balance of 35 agricultural plants under potential and farmers’ conditions in the 17 AEZ. The simulations were done using weather data of 2011-2021. The outputs of the system are produced on a daily basis and for the end of the growing season. The system is also able to produce monthly outputs of water balance that are essential information for water scarcity adaptation programs such as cropping pattern. Some of the outputs of the system are crop planting date and the date of bud burst in trees, the time of occurrence of important phenological stages, total biomass, leaf area index and field water balance components such as runoff, evaporation, transpiration, deep drainage, weeds’ transpiration and applied irrigation water. The outputs of this system are available for each plant or all plants in each of the zones, counties and the whole province. The testing of the system showed that the simulated yields and applied irrigation water are in satisfactory agreement with the measured ones.
    Keywords: Adaptation to water scarcity, irrigation water, modeling, SSM-iCrop2, Water balance
  • Leyli Ghorbaniminaei, Abolfazl Mosaedi, Mahdi Zakerinia *, Elham Kalbali, Mohammad Ghabaei Soogh Pages 245-268
    Determining the future climate situation by using climate models seems necessary to consider in the field of adaptation or reducing the adverse effects of climate change. In this research, the temporal trend of rainfall, minimum and maximum temperature in the four stations in the Qarasu basin and in addition to, investigated using Thiessen's interpolation method. Among the five models of the CMIP6, three models were selected as the best models and used for MME. Biass Correction was done with CMHyd software for scenarios SSP2-4.5 and SSP5-8.5 in periods 2026-2050, 2051-2075 and 2076-2100. The trend of variables in the base period (1990-2014) and future were investigated with Mann-Kendall test and sens slope. The results of analysis significant trends annual average maximum and minimum temperature of all stations and in catchment area according to SSP2.4-5 scenario in two near and middle future periods and for SSP5-8.5 scenario in all three future periods have a significant trend at the 99% level. In analysis significant trend seasonal rainfall according to SSP2.4-5 scenario in the summer season distant future all stations and in near future of the station area of Gorgan regional water company at the 95% level and for the SSP5-8.5 scenario only in the winter season in the distant future Ghafarhaji station has a significant trend at the 99% level. The future monthly rainfall in the catchment area according to scenario of SSP2.4-5 in August at the 99% probability level and SSP5-8.5 in March at the 95% probability level have a significant trend.
    Keywords: climate change, CMIP6 Models, Multi Model execution, Precipitation, trend
  • Seyyed Erfan Khamoshi, Fereydoon Sarmadian *, Mahmoud Omid Pages 269-283

    Land suitability is a crucial factor in land use planning and sustainable agricultural production. Evaluating land suitability helps optimize land use, promote sustainable land use, protect the environment, and ensure optimal use of natural resources. This study was conducted in the Abiek region of Qazvin province in northwest Iran, covering an area of 60,000 hectares. After collecting data from 300 soil profiles and determining land suitability classes for wheat cultivation with surface irrigation using the FAO classification system, digital elevation models, Landsat-8 and Sentinel-2 satellite images, and environmental variables extracted from the digital elevation model were used to create digital maps using both traditional and machine learning methods. The results showed that the machine learning method had a higher accuracy rate of 74% and a Kappa index of 68 compared to the traditional method with an accuracy rate of 62% and a Kappa index of 53. The most important environmental variables used in the machine learning model were those extracted from the digital elevation model and Landsat-8 satellite images. The largest area for wheat cultivation with surface irrigation was found in the relatively suitable class (S2), with 30,753 hectares in the random forest method and 21,028 hectares in the traditional method. In contrast, the smallest area belongs to the unsuitable class (N), with 3,052 hectares in the forest method. Additionally, random fields and 7185 hectares were identified in the traditional method. Also, 15,000 hectares of the study area are suitable for wheat cultivation without restrictions.

    Keywords: Geomorphological characteristics, parametric method, Random forests, Wheat
  • Saber Heidari *, Seyed Ali Ghaffari Nejad, Javad Sarhadi, Mehri Sharif Pages 285-296

    This study was conducted to evaluate the relationship between leaf iron and some easily-available soil properties in citrus orchards in the southern region of Kerman province by artificial neural network modeling and stepwise regression. For this purpose, 40 orchards were selected from the study area and the physical and chemical properties of soil and iron in the plant leaves were measured. Using artificial neural network in different models with different data from soil properties as input and leaf iron as output, the ability of these models to predict leaf iron concentration was evaluated. The results showed artificial neural network with variables of organic carbon, pH, clay, phosphorus, TNV and electrical conductivity with explanation coefficient of 0.86 and 0.81 and root mean square error (RMSE) of 14.60 and 20.13 mg.kg-1 for data Training and testing were the best models in estimating leaf iron. Comparison of regression and neural network models in the test data showed that the neural network had a higher accuracy with an explanation coefficient of 0.81 than stepwise regression with an explanation coefficient of 0.2. The amount of RMSE in the neural network also improved and increased from 27.72 mg.kg-1 in the stepwise regression model to 20.13 mg.kg-1 in the neural network. Artificial neural networks have been able to predict the iron in plant leaves based on the easily-available properties of the soil, so that by choosing organic carbon as the input of the first model to the best model by selecting organic carbon, pH, clay, phosphorus, TNV and electrical conductivity, model accuracy increased.

    Keywords: citrus, Multilayer Perceptron, soil organic matter, Stepwise regression
  • Ghasem Zolfaghari *, Zahra Rashid Pages 297-311
    Due to participation in the process of eutrophication, nitrate has caused a lot of damage to the environment. In this research, Clinoptilolite nanozeolite granules modified by hexadecyltrimethylammonium bromide surfactant named HD-Clinoptilolite were synthesized. The clinoptilolite zeolite of Sabzevar region was converted into nanozeolite by ball mill and then its granules were prepared. In this study, a continuous reactor with a fixed bed equipped with a peristaltic pump has been used to provide the necessary flow to remove nitrate from polluted water. For adsorption process, a continuous flow reactor with a diameter of 3 cm and a height of 54 cm, for investigation of pH parameters, flow intensity, initial concentration, and column height have been fabricated. A Uv-vis Array spectrophotometer was used to measure nitrate. Also, Thomas, Bohart-Adams, and Yoon-Nelson models have been used to predict column behavior. According to the results, with increasing nitrate concentration, the adsorption capacity increased from 3.16 to 95.21 due to the increased presence of nitrate ions. Also, with increasing pH and column height, the adsorption capacity increased, while with increasing flow intensity, the adsorption capacity decreased due to the reduction of contact time. The highest adsorption capacity occurred at a concentration of 200, pH equal to 8 and a column height of 54 cm. At a column height of 54 cm, the adsorption capacity is equal to 91.26 mg/g. The results indicate that the clinoptilolite nanozeolite granules modified with ammonium bromide ligand has the ability to remove nitrate from drinking water to a high extent.
    Keywords: Modified nanozeolite, Continuous reactor, Nitrate
  • Sina Asadpour Lomer, Kumars Ebrahimi *, Abdolmajid Liaghat, Fatemeh Alipour Pages 313-327

    Rivers play a crucial role as a primary water source for societies, emphasizing the need for continuous monitoring of their quality. In this article, we focus on the assessment of water quality in Dinachal River, located in Gilan province. The evaluation was conducted through field studies, sampling, and laboratory methods. Specifically, we measured and analyzed five hydraulic parameters and thirteen water quality parameters, including nitrate, phosphate, temperature, and acidity. The study encompassed seven selected sections along a 25 km stretch of Dinachal River in September 2021. To analyze the data, we employed various methods such as Schoeller, Piper, and Wilcox, along with the FAO and WQI indices. Spatially comparing the river water quality revealed a consistent increase in most parameters from the upstream section, with a steeper rise observed from the station near SafarMahaleh village (section4) towards the river's end. Notably, three parameters electrical conductivity, nitrate, and total dissolved solids experienced significant increases. Electrical conductivity rose from 315.67 µS/cm to 712 µS/cm, total dissolved solids increased from 202.03 to 455.68 mg/l, and nitrate levels elevated from 11.27 mg/l to 69.47 mg/l along the river. Conversely, nitrate levels rose from 19.4 mg/l to 21.4 mg/l, and electrical conductivity increased from 328 µS/cm to 416µS/cm. When comparing data between 1996and2016, specifically for the months of July and June, we noted that agricultural drains had caused nitrates to exceed the permissible limit. The findings indicate an overall deterioration in certain parameters, particularly in relation to electrical conductivity, nitrate levels, and total dissolved solids. These results emphasize the need for effective measures to mitigate pollution sources and preserve the river's water quality for the well-being of the surrounding communities.

    Keywords: Guilan, Pollution, Sustainable Exploitation, Surface water resources, Water quality
  • Nader Abbasi *, Fariborz Abbasi, Reza Bahramloo, Abolfazl Nasseri, Samira Vahedi, Samar Behrouzinia, Esmaeil Moghbeli Dameneh, Shagh Zare, Seed Ebrahim Dehghanian, Mohammad Khorramian, Ali Ghadami Firouzabadi, Mohammad Karimi, Saloome Sepehri, MohammadMehdi Nakhjavanimoghaddam Pages 329-343

    The constraints of water resources and the imperative to enhance water efficiency in the production of vegetables and summer crops, on one hand, along with the economic importance of cucumber production in the country, on the other hand, reveal the necessity of investigating management indicators in cucumber production. The present study was conducted on a national scale with the objective of directly determining the applied water and water productivity indices in cucumber production fields across the country during a single crop year (1399-1400) in more than 180 selected farms, including about 70% of the cultivated area of cucumbers in the country. The results of the study revealed a highly significant disparity in various parameters among the selected provinces, including the volume of irrigation water, applied water (the sum of irrigation and effective precipitation), yield, and water productivity indices. The volume of applied water for cucumber cultivation exhibited notable variation, ranging from 4158 m3/ha in Hormozgan province to 8898 m3/ha in Razavi Khorasan province. The weighted average of applied water volume was calculated to be 7043 m3/ha. Similarly, the average yield of cucumbers displayed considerable diversity, ranging from 12750 Kg/ha in Zanjan province to 32956 Kg/ha in Razavi Khorasan province. The weighted average yield stood at 25219 Kg/ha. The calculated water productivity indices for both irrigation water and applied water were 4.27 Kg/m3 and 4.20 Kg/m3, respectively. Notably, the province with the lowest applied water productivity was Zanjan (2.21 Kg/m3), while the highest was observed in Fars province (6.59 Kg/m3). Based on the results, the total water requirement for cultivating cucumbers across an area of 55000 hectares in the country was estimated to be 330 MCM.

    Keywords: irrigation water, Cucumber, yield, Water requirement