دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221Presenting a new hybrid evolutionary algorithm in optimizing reservoir operation based on new combinative distance-based assessment (CODAS)ارائه الگوریتم تکاملی هیبریدی نوین در بهینه سازی بهره برداری از مخزن بر اساس تکنیک نوین ارزیابی مبتنی بر فاصله ترکیبی (CODAS)123534210.22069/jwsc.2020.17982.3359FAعلیرضا دنیاییکاندیدای دکتری مهندسی و مدیریت منابع آب، گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایرانامیرپویا صرافاستادیار گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران0000000333959106حسن احمدیاستادیار گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایرانJournal Article20200614Background and objectives: Changes in meteorological and hydrological patterns have led to the use of water resources management tools to find a suitable solution for optimal reservoir operation. Regarding to the inability of conventional optimization methods in solving the complex optimization problems, the use of meta-heuristic algorithms has been considered more than before.<br />Materials and Methods: In the present study, a combined model of Crow Search (CSA) and Gray Wolf (GWO) Optimization algorithms called Gray Wolf - Crow Search Hybrid algorithm was introduced for the first time in the field of reservoir operation optimization. And its performance was evaluated in comparison with its constituent elements as a powerful tool for optimizing the operation of the single reservoir system of Golestan Dam, considering the objective function (providing downstream water demand). To compare the convergence and performance of these algorithms, the statistical parameters of each algorithm were calculated and compared with each other, as well as with the solution of <br />non-linear problem solving model (i.e., GAMS Software). Then, in order to analyze the performance of the algorithms, the Combinative Distance-based Assessment (CODAS) Multi-Criteria Decision Making Model was used to rank the decision alternatives (e.g., optimization algorithms) based on volumetric and time based reliability, reversibility, vulnerability criteria and the optimized objective function.<br />Results: The results suggest that the GWOCSA hybrid approach has a response closer to the absolute optimal value, with an average response rate of 93% of the absolute optimal response and an average of 92% and 83% of the GWO and CSA ones. In addition, the correlation coefficient in the hybrid algorithm is 23 and 1.67 times lower than that of the gray wolf and the crow search algorithm, respectively. On the other hand, the GWOCSA hybrid algorithm performs the best, except in terms of reversibility index in other indicators.<br />The CODAS Multi-Criteria Decision Making Model also identified the GWOCSA algorithm as the first to solve the problem of the reservoir operation compared to the other two passive algorithms. The gray wolf and the crow search algorithm then rank second and third, respectively.<br />Conclusion: The CODAS Multi-Criteria Decision Making Model identifies the GWOCSA algorithm in optimizing the objective function better than its constituent algorithms, namely CSA Optimization and GWO algorithm. And the gray wolf and crow search algorithm are then ranked second and third, respectively, so that not only is GWOCSA better at finding the optimal answer, but it also improves performance and increases the efficiency of the hybrid algorithm according to the model performance evaluation indicators.سابقه و هدف: تغییر در الگوهای هواشناسی و هیدرولوژیکی باعث گردیده تا استفاده از ابزارهای مدیریت منابع آب، جهت اخذ یک راهکار مناسب برای بهرهبرداری بهینه از مخازن مورد توجه قرار گیرد. درخصوص مسائل بهینه سازی روش های مختلفی به کارگرفته شده که باتوجه به عدم توانایی روش های بهینه سازی معمول، درحل مسائل پیچیده بهینه سازی، بهکارگیری الگوریتم های فراابتکاری بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.<br /><br />مواد و روش ها: در پژوهش حاضر، یک مدل ترکیبی از الگوریتم های جستجوی کلاغ (CSA) و گرگ خاکستری (GWO) که الگوریتم هیبریدی جستجوی کلاغ – گرگ خاکستری (GWOCSA)نامیده می شود برای نخستین بار در حوزه علوم بهرهبرداری از مخزن معرفی و ارائه می گردد و عملکرد آن در قیاس با الگوریتم های تشکیل دهنده آن؛ بهعنوان ابزاری قدرتمند جهت بهینه سازی بهرهبرداری از سیستم تکمخزنه سد گلستان با درنظر گرفتن تابع هدف (تأمین نیازهای آبی پایین دست سد) مورد ارزیابی قرار می گیرد. جهت مقایسه میزان همگرایی و نحوه عملکرد الگوریتمهای مذکور، پارامترهای آماری هر الگوریتم محاسبه و این مقادیر با یکدیگر و همچنین با جواب حل تحلیلی برنامهریزی غیرخطی مسأله که توسط نرمافزار (GAMS) بدست آمده، مقایسه گردیدند. سپس جهت تحلیل عملکرد الگوریتم ها، با استفاده از مدله تصمیمگیری چندمعیاره کوداس، رتبه بندی گزینههای تصمیم (الگوریتمهای بهینهسازی) براساس معیارهای اطمینانپذیری حجمی و زمانی، برگشتپذیری و آسیبپذیری صورت گرفت.<br /><br />یافتهها: نتایج حاکی از آن است که رویکرد مدل هیبریدی GWOCSA دارای پاسخی نزدیکتر به مقدار بهینه مطلق میباشد و میانگین پاسخ حاصل از آن 93 درصد پاسخ بهینه مطلق و میانگین حاصل از الگوریتم های GWO و CSA، مقادیر 92 و 83 درصدی را نسبت به بهینه مطلق از خود نشان می دهند. بهعلاوه، ضریب تغییرات الگوریتم هیبریدی نسبت به الگوریتم های گرگ خاکستری و جستجوی کلاغ به ترتیب به میزان 23 و 1.67 برابرکوچکتر است. از سوی دیگرالگوریتم هیبریدی GWOCSA به جز از لحاظ شاخص برگشت پذیری در سایر شاخص ها دارای عملکرد بهتری نسبت به سایرین می باشد. <br />مدل تصمیمگیری چندمعیاره کوداس نیز مشخص نمود الگوریتم GWOCSA نسبت به دو الگوریتم منفعل دیگر، در حل مسأله بهره برداری از مخزن مورد مطالعه جایگاه نخست را به خود اختصاص داده و الگوریتم گرگخاکستری و جستجوی کلاغ، پس از آن به ترتیب در رتبه های دوم و سوم قرار میگیرند. <br /><br />نتیجهگیری: مدل تصمیمگیری چندمعیاره کوداس مشخص نمود الگوریتم GWOCSA در بهینهسازی تابع هدف بهتر از الگوریتم های تشکیلدهنده آن؛ یعنی الگوریتم بهینهسازی جستجوی کلاغ (CSA) و گرگ خاکستری (GWO) عمل نموده و در حل مسأله بهره برداری از مخزن جایگاه نخست را به خود اختصاص داده و الگوریتم گرگ خاکستری و جستجوی کلاغ، پس از آن به ترتیب در رتبه های دوم و سوم قرار میگیرند به گونهای که نه تنها در یافتن جواب بهینه، بهتر عمل کرده بلکه ارتقای عملکرد و افزایش کارایی الگوریتم هیبریدی در شاخصهای ارزیابی عملکرد مدل نسبت به سایرین نیز به وضوح مؤید این مدعی است.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5342_64fe76639b569020baf5cb538d721b1c.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221Study uncertainty of parameters of hydrological model (SWAT) by Differential Evolution Adaptive Metropolis algorithm (DREAM-ZS)بررسی عدم قطعیت پارامترهای مدل هیدرولوژیکی SWAT با استفاده از الگوریتم تکامل تفاضلی تطبیقی متروپولیس (DREAM-ZS)2545534310.22069/jwsc.2020.17856.3344FAامیرحسین آقاخانی افشاردانشگاه تبریز- دانشکده مهندسی عمران-گروه مهندسی آب و سازه های هیدرولیکییوسف حسن زادهگروه مهندسی آب، قطب علمی هیدروانفورماتیک، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایرانعلی فرخیدستیار پژوهشی، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مشهد، مشهد، ایرانJournal Article20200401Background and Objectives: Quantifying the uncertainties of the parameters of hydrological models are the role of great importance in water resource management and is a challenge that due to the large number of parameters and lack of proper physical understanding of them, these models face problems in the calibration stage. Considering the importance of water resources in Iran and the need to investigate uncertainty in order to achieve reliable results, the purpose of this study is to investigate, identify and quantify parameters uncertainty of Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and their performance to predict watershed runoff. The Kashfrood river is a semi-arid large-scale basin in northeastern Iran using a Monte Carlo chain-based Markov chain simulation method called the Differential Evolution Adaptive Metropolis algorithm (DREAM-ZS).<br />Material and Methods: With the purpose of assess the uncetainty in this study only 20 out of 29 available parameters were selected and evaluated based on Regional Sensitivity Analysis (RSA) as sensitive parameters. In order to optimize the model and quantify the parameters uncertainty, scenarios S1 (first scenario) and S2 (second scenario), which belong to the DREAM-ZS algorithm, have been defined. The prior parameter ranges of the S1 scenario were determined using the final calibration of parameter ranges in SWAT-Calibration and Uncertainty Program (SWAT-CUP) software and Sequential Uncertainty Fitting version 2 (SUFI 2) algorithm, and the prior ranges of the S2 scenario were determined using a compromising approach between the prior ranges of the SWAT-CUP and posterior ranges from S1 scenario. In this study, the parameters, uncertainties and statistical analysis have to be computed via an appropriate likelihood function. Therefore, the Differential Evolution Adaptive Metropolis (DREAM-ZS) combined with the standard least squares (SLS) as a simple formal likelihood function. Also, to evaluate the performance of the model uncertainty in the two mentioned scenarios, evaluation criteria including P-factor, d-factor, Nash–Sutcliffe (NS), Total Uncertainty Index (TUI) and Average Deviation Amplitude (ADA) were used.<br />Results: P-factor, d-factor, Nash–Sutcliffe (NS), Total Uncertainty Index (TUI) and Average Deviation Amplitude (ADA) showed that the S2 scenario has a better performance than scenario S1 in reducing forecast uncertainties. According to S1 simulation, the NS coefficient ranged from 0.54 to 0.72, while in S2 simulation, it ranged from 0.63 to 0.78. The TUI for total uncertainty was in a range of 0.2–0.6 and 0.22–0.66 for S1 and S2 scenarios, respectively. The S1 and S2 simulations led to the TUI of 0.63–0.94 and 0.74–1.22 for parameter uncertainty, respectively. Finally, ADA index for total uncertainty was 0.098 and 0.445 for S1 and S2 scenarios, while in accordance to S1 and S2 simulations, the ADA index for parameter uncertainty was 0.098 and 0.451, respectively. <br />Conclusion: The DREAM-ZS algorithm improved the calibration efficiency of the model and led to the presentation of more real values of runoff simulation parameters by the SWAT model in the Kashafrood River Basin.سابقه و هدف: کمی سازی عدم قطعیت های پارامترهای مدل های هیدرولوژیکی نقش اساسی در مدیریت منابع آب ایفا می کنند و امری چالش برانگیز می باشد که به علت تعداد زیاد پارامترها و نبود درک فیزیکی مناسبی از آنها، این مدل ها در مرحله واسنجی با مشکل مواجه می شوند. با توجه به اهمیت منابع آبی در کشور و ضرورت بررسی عدم قطعیت به منظور دستیابی به نتایج قابل اعتماد، هدف از این تحقیق، بررسی، شناسایی و کمی سازی عدم قطعیت پارامترها ابزار ارزیابی خاک و آب (SWAT) و عملکرد آنها جهت پیش بینی رواناب حوضه آبخیز رودخانه کشف رود به عنوان یک حوضه بزرگ مقیاس نیمه خشک در شمال شرق ایران با استفاده از یک روش شبیه سازی مبتنی بر زنجیره مونت کارلو زنجیر مارکف بنام الگوریتم تکامل تفاضلی تطبیقی متروپولیس (DREAM-ZS) می باشد.<br />مواد و روش ها: جهت ارزیابی عدم قطعیت از میان ۲۹ پارامتر موجود تنها ۲۰ پارامتر بر مبنای روش تحلیل حساسیت منطقه ای (RSA) به عنوان پارامترهای حساس انتخاب و بررسی شدند. به منظور بهینه سازی مدل و کمی سازی عدم قطعیت پارامترها، از سناریوهای S1 (سناریوی اول) و S2 (سناریوی دوم) که متعلق به الگوریتم DREAM-ZS می باشند، استفاده گردید. در بررسی انجام شده محدوده های پارامترهای پیشین در سناریوی S1 به کمک واسنجی نهایی محدوده پارامترها در نرم افزار SWAT-CUP و الگوریتم SUFI-2 تعیین گردید و محدوده های پیشین در سناریوی S2 با استفاده از یک رویکرد ترکیبی بین محدوده های پارامترهای پیشین در برنامه SWAT-CUP و محدوده های پسین در سناریوی S1 تعیین گردید. در این تحقیق، تابع درست نمایی حداقل مربعات استاندارد (SLS)، جهت واسنجی مدل هیدرولوژیکی SWAT مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، جهت بررسی عملکرد عدم قطعیت مدل در دو سناریوی اشاره شده از معیارهای ارزیابی شامل فاکتور P، فاکتور d، ناش-ساتکلیف (NS)، شاخص عدم قطعیت کل (TUI) و دامنه انحراف میانگین (ADA) استفاده گردید.<br />یافته ها: نتایج معیارهای ارزیابی P، d، NS، TUI و ADA نشان داد که سناریوی S2 نسبت به سناریوی S1 در کاهش عدم قطعیت های پیش بینی از عملکرد بهتری برخوردار است. براساس سناریوی S1، ضریب NS از 0.54 تا 0.72 حاصل گردید، در حالیکه در سناریوی S2مقدار این ضریب از 0.63 تا 0.78 بدست آمده است. شاخص TUI برای عدم قطعیت کل محدوده 0.2 تا 0.6 و 0.22 تا 0.66 به ترتیب برای سناریوهای S1 و S2 حاصل گردید. در ادامه نتایج شبیه سازی های S1 و S2 نشان داد که برای عدم قطعیت پارامترها ضریب ارزیابی TUI در محدوده های 0.63 تا 0.94 برای سناریوی S1 و از 0.74 تا 1.22 برای سناریوی S2 می باشد. در نهایت شاخص ADA نیز برای عدم قطعیت کل برابر 0.098 و 0.445 به ترتیب برای سناریوهای S1 و S2 حاصل گردید، در حالیکه با توجه به شبیه سازی های S1 و S2، شاخص ADA برای عدم قطعیت پارامترها به ترتیب برابر 0.098 و 0.451 برای سناریوهای S1 و S2 بدست آمد. <br />نتیجه گیری: الگوریتم DREAM-ZS راندمان واسنجی مدل را بهبود بخشید و منجر به ارائه مقادیر واقعی تری از پارامترهای شبیه سازی رواناب توسط مدل SWAT در حوضه رودخانه کشف رود می گردید.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5343_5eb1a60fe7de70c2d036e4027fa1072d.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221Simulation transport of biodegradable and green zerovalent iron nanoparticles in sandy soil under saturated steady state flow conditionsشبیهسازی انتقال نانوذرات آهن صفر ظرفیتی زیست تخریبپذیر و سبز در خاک شنی تحت شرایط جریان اشباع ماندگار4767534410.22069/jwsc.2020.17764.3335FAمحمدتقی کوهیان افضلگروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران0000-0001-7809-7517احمد فرخیان فیروزیدانشگاه شهید چمران اهوازمهدی تقوی زاهد کلائیاستادیار گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایرانJournal Article20200307Abstract<br />Background and Objectives: One of the newest techniques for pollutant removal from soil and water resources is utilizing nanotechnology. Application of zerovalent iron nanoparticles (ZVINs) for filtration of soil and water resources is growing as fast as possible due to non-toxic, high reactivity, high surface area, and high adsorbent power characteristics. By increasing ZVINs transport, the reduction and removal efficiency of different pollutants from the goal media will increase. So analyzing the effective factors on ZVINs mobility and transport and realizing the effective mechanisms on ZVINs transport and retention of them in the soil is so vital. Utilizing the guar gum as the natural and green polymer will cause to improve the ZVINs stability. The guar gum as a water soluble and natural polymer from polysaccharide groups has beneficial characteristics comprising of non-toxic, hydrophilic, high stability, low sedimentation due to high static viscosity, low injection pressure due to low dynamic viscosity and especially non-expensive and reducing project costs. The objective of this research was to simulate biodegradable polymer stabilized ZVINs transport in sand columns using HYDRUS-1D software and investigation the effects of initial particles concentration and ionic strength on ZVINs transport and retention in porous media.<br />Material and Methods: The ZVINs were synthesized using chemical reduction of ferrous sulfate by sodium borohydride. In this research, five different ZVINs stabilized with different polymers including biodegradable polyacrylamide (PAM) and polyvinylpyrrolidone (PVP), green natural guar gum (GG) and polystyrene sulfonate (PSS), and bare zero-valent iron nanoparticles were synthesized for preventing ZVINs from being aggregated. The ZVINs were injected in the sand columns in the form of pulse input for a fixed period of time (15 minutes.) using peristaltic pump. The research was conducted using two separate factorial experiments designs as a completely randomized with two factors and three replications (factors of experiment 1: ZVINs types and ZVINs dosages; factors of experiment 2: ZVINs types and ionic strength). Transport of ZVINs and chloride (Cl-1) were simulated by HYDRUS-1D and CXTFIT software, respectively. Kinetic attachment-detachment model colloid with filtration theory (CFT), physical straining, lungmuirian, and blocking models were used to simulate ZVINs transport in soil. <br />Results: The results revealed that with increasing ZVINs concentration and solution ionic strength, the ZVINs transport in the sand columns decreased. The results also indicated that colloid filtration theory (CFT), physical straining and lungmuirian blocking mechanisms had more accurate to predict ZVINs transport in the porous media, respectively. The results showed that PAM, PVP, PSS, GG stabilized ZVINs and the bare ones had maximum transport in sand columns, respectively.<br />Conclusion: Transport of ZVINs in the sand columns were increased by stabilizing and application of biodegradable polyacrylamide (PAM), polyvinylpyrrolidone (PVP) and Gurgum (GG) coatings as natural and green biopolymers. The findings of this research showed that applying of guar gum as a natural and green polymer improves the ZVINs stability. Therefore, current polymer is a suitable substitute for artificial polymers. The results also revealed that guar gum due to non- expensive, non-toxic, abundance, and low dynamic viscosity could be used as the ZVINs stabilizer for field scales; therefore, the field injection and target pollutants reduction costs would be diminished as a result. Overall, simulation ZVINs transport is so vital for understanding of mechanisms which control ZVINs transport and retention in soil.سابقه و هدف: یکی از جدیدترین فناوریها برای حذف آلایندهها از منابع خاک و آب استفاده از نانوتکنولوژی میباشد. نانوذرات آهن صفر ظرفیتی به دلیل غیرسمی بودن، واکنشپذیری و سطح ویژه بالا، قدرت جذبکنندگی مطلوب کاربرد زیادی در تصفیه و پالایش منابع آلوده آب و خاک دارند. با افزایش انتقال نانوذرات آهن صفر ظرفیتی در محیط، کارایی آنها در احیاء و حذف آلایندههای مختلف افزایش خواهد یافت. لذا بررسی عوامل موثر بر تحرک و انتقال نانوذرات آهن صفر ظرفیتی و شناسایی مکانیسمهای موثر برانتقال و نگهداشت آنها در خاک اهمیت فراوانی دارد. پلیمر طییعی و سبز گوارگام که یک پلیمرمحلول در آب و طبیعی از گروه پلی ساکاریدها میباشد دارای خواص مطلوبی از قبیل غیرسمی، آبدوست، پایداری بالا، رسوب کم به دلیل ویسکوسیته استاتیک بالا، فشار اندک در زمان پمپاژ به دلیل ویسکوسیته دینامیک اندک و مهمتر از همه ارزان بودن و کاهش هزینههای اجرای طرح میباشد. هدف از انجام این تحقیق شبیهسازی انتقال نانوذرات آهن صفر ظرفیتی پایدار شده با پلیمرهای زیستتخریبپذیر توسط برنامه HYDRUS-1D و همچنین بررسی تاثیر غلظت نانوذرات و قدرت یونی محلول بر انتقال نانوذرات در ستونهای شن بوده است. <br />مواد و روشها: نانوذرات آهن صفر ظرفیتی به روش احیای شیمیایی سولفات آهن توسط بوروهیدرید سدیم سنتز شدند. به منظور جلوگیری از مجتمع شدن و هماوری نانوذرات نسبت به پایدارسازی آنها با پلیمرهای زیست تخریبپذیر پلی وینیل پیرولیدون (PVP) و پلی اکریلامید (PAM) و پلیمر طبیعی، سبز و غیر سمی گوارگام (GG) و همچنین پلیمر پلی استایرن سولفونات (PSS) اقدام گردید. انتقال نانوذرات آهن صفر ظرفیتی در این تحقیق بصورت ستونی (پیوسته) بوده که پمپاژ نانوذرات توسط پمپ پریستالیک با یک پالس 15 دقیقهای انجام شد. مطالعه مذکور بصورت 2 آزمایش جداگانه، بصورت فاکتوریل با 2 فاکتور شامل نوع نانوذرات و غلظت نانوذرات و آزمایش دیگر نوع نانوذرات و قدرت یونی و 3 تکرار در قالب طرح کاملا تصادفی، انجام گردید. شبیهسازی انتقال نانوذرات و کلراید در ستونهای شن به ترتیب توسط نرمافزارهای CXTFIT و HYDRUS-1D انجام شد. مدل سینتیک جذب-واجذب با مکانیزمهای مختلف تئوری پالایش، پالایش فیزیکی و لانگمویر برای نگهداشت نانوذرات در محیط متخلخل برای شبیهسازی انتقال نانوذرات در خاک استفاده شدند. <br />یافتهها: نتایج نشان داد که با افزایش مقادیر غلظت نانوذرات آهن صفر ظرفیتی سنتز شده و قدرت یونی محلول، انتقال کلیه نانوذرات سنتز شده در ستونهای شن کاهش یافت. شبیهسازی انتقال نانوذرات توسط مدل سینتیک انتقال ذرات برنامه HYDRUS-1D نشان داد که مکانیسمهای تئوری پالایش، پالایش فیزیکی و لانگمویر به ترتیب بهترین برآورد را از انتقال نانوذرات دارا بودند. نانوذرات آهن صفر ظرفیتی با پوششهای پلی اکریلامید، گوارگام، پلی استایرن سولفونات، پلی وینیل پیرولیدون و نانوذرات بدون پوشش به ترتیب بیشترین تا کمترین انتقال در ستونهای شن را به خود اختصاص دادند. <br />نتیجهگیری: با افزایش پایداری نانوذرات آهن صفر ظرفیتی و کاهش اندازه آنها، توانایی انتقال آنها در محیط متخلخل افزایش مییابد. پلیمر طبیعی و سبز گوارگام سبب اصلاح سطوح نانوذرات آهن صفر ظرفیتی و افزایش پایداری آنها گردید، لذا با توجه به زیستتجزیهپذیر بودن آن به عنوان جایگزینی برای پلیمرهای مصنوعی پیشنهاد میگردد؛ همچنین این پلیمر به دلیل فراوان بودن، ارزان بودن، غیر سمی بودن و ویسکوسیته دینامیک پایین در مقیاسهای وسیع مزرعهای نیز قابل استفاده و مقرون به صرفه خواهد بود. شبیهسازی انتقال نانوذرات آهن صفر ظرفیتی در خاک به درک مکانیسمهای موثر بر انتقال آنها کمک کرده و مفید است.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5344_5d4c94110dcac54a209f0fb64d3a2f5f.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221Application of Game Theory to Determining Optimal Harvesting of Water Resources (case study: Gharesu basin)کاربرد نظریه بازیها در تعیین برداشت بهینه منابع آب (مطالعهی موردی:حوضه آبریز قره سو)6987534510.22069/jwsc.2020.17430.3290FAخلیل قربانیعضو هیأت علمی دانشگاه0000-0002-1901-4045مریم مفتاح هلقیدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانعلی کرامت زادهدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان0000-0001-7470-4578میثم سالاری جزیدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان-گروه مهندسی آب0000-0001-9010-1988Journal Article20191228Background and objective:<br />Determining the optimal water consumption in Iran with a large percentage of arid and semi-arid climates is important. several methods, including linear and goal programming, have been used for this purpose.<br />Applying Game Theory Method to Solve Management Problems that Facing Conflicts between Goals can be a different approach to optimizing water use in agriculture. It can offer a different approach to optimizing water use in agriculture, therefore in this study cropp pattern and the optimal harvesting of groundwater resources was determined in Ghare-Su basin. <br /><br />Materials and methods:<br />Golestan province has less rainfall than other northern provinces despite being located in northern parts of Iran. Most of the demand water in this province is supplied by groundwater resources, which, if not properly managed, will face the risks of reducing groundwater aquifers level. So the cities of Gorgan and Kordkuy in west of Golestan province, located in Gharasso basin, are considered as a study area in this research. After providing information on the area of cultivation, the cost of production and the price of sales of major agricultural products, net irrigation demand was calculated considering irrigation efficiency the potential of water resorces and recharge basin from Regional Water Company of golestan. After preparing the data with considering water resource constraints and arable lands and also considering the goals of increasing profits and reducing water use to optimize the water harvesting values was determined by game theory conflict resolution methodology that including non-symmetric Nash equilibrium, Kalai-Smordinsky solution, area monotic solution and equal loss function method.<br />Results:<br />The optimal operation of water resources with non-symmetric Nash equilibrium, Kalai-Smordinsky solution and equal loss function method of game theory while considering equal weight for economic and environmental purposes and It is equal to 205 million cubic meters per year and optimum harvesting value was obtained 183 million cubic meters per year by using area monotic solution. This is in a situation that is considered for economic purposes as 0.575 weight and for environmental purposes as a weight 0.475. Therefore, the harvesting of water resources can be reduced by 43% to 49% to achieve environmental goals. In this method, planting of crops such as cotton, tomato, barley and soybean in Gorgan and barley in Kordkoye city is not recommended. Wheat is also the most cultivated area in Gorgan and spring soybean in Kordkoye. <br /><br />Conclusion:<br />The results showed that is no optimal crop pattern in the current condition and the current harvesting value is higher than the aquifer recharge. Therefore, using game theory, can determine the crop pattern and optimal harvesting value that economic and environmental goals were met by applying different weights.سابقه و هدف: تعیین میزان بهینهی مصرف آب در کشوری مانند ایران که درصد زیادی از مساحت آن را اقلیمهای خشک و نیمه خشک دربر گرفته است از اهمیت خاصی برخوردار است. تا کنون روشهای متعددی از جمله برنامهریزی خطی و آرمانی بدین منظور مورد استفاده قرار گرفته است. استفاده از روشی موسوم به نظریه بازیها نیز در حل مسائل مدیریتی که با تضاد میان اهداف مواجهاند میتواند رویکردی متفاوت جهت بهینهسازی مصرف آب در بخش کشاورزی ارائه کند. لذا در این پژوهش الگوی کشت بهینه و میزان بهرهبرداری بهینه با استفاده از نظریه بازیها در حوضه آبریز قره سو تعیین گردید. <br />مواد و روش: استان گلستان علیرغم قرار گرفتن در نواحی شمالی ایران از سهم بارش کمتری نسبت به سایر استان های شمالی برخوردار است. و همچنین بخش اعظمی از نیاز آبی در این استان از منابع آب زیرزمینی تامین میگردد که در صورت عدم مدیریت صحیح آن، با خطرات کاهش سطح تراز سفرهی آب زیرزمینی مواجه خواهد شد. بر این اساس شهرستانهای گرگان و کردکوی واقع در غرب استان گلستان که در حوضه آبریز قرهسو واقع شدهاند به عنوان منطقه مطالعاتی در نظر گرفته شدهاند. پس از تهیهی دادههای مورد نیاز شامل اطلاعات مربوط به سطح زیرکشت، هزینه تولید و قیمت فروش محصولات عمده، نیاز خالص آبیاری با لحاظ راندمان آبیاری محاسبه و همچنین اطلاعات مربوط به پتانسیل منابع آب و تغذیه آبخوان از شرکت سهامی آب منطقهای استان گلستان تهیه گردید. پس از آمادهسازی دادهها با درنظر گرفتن قیود محدودیت منابع آبی و اراضی قابل کشت و در نظر گرفتن توام اهداف اقتصادی و زیست محیطی میزان بهینه بهرهبرداری با استفاده از نظریه بازیها به کمک روشهای حل تضاد که شامل چهار روش راه حل نامتقارن نش، کلی- اسمردینسکای، مساحت یکنواخت و ضررهای مساوی تعیین گردید.<br />یافتهها: نتایج سه روش راه حل نامتقارن نش، راه حل نامتقارن کلی-اسمردینسکای و راه حل نامتقارن ضررهای یکسان میزان برداشت بهینه از منابع آب را در حالی که برای اهداف اقتصادی و زیست محیطی وزن یکسانی درنظر گرفته شود، یکسان و برابر با 205 میلیون متر مکعب در سال و میزان برداشت بهینه با استفاده از راه حل نامتقارن سطوح یکنواخت برابر با 183 میلیون مترمکعب در سال نتیجه شد. که این مقدار برای حالتی است که برای اهداف اقتصادی وزن 575/0 و برای اهداف زیست محیطی وزن 425/0 در نظر گرفته شود. براین اساس میتوان مقدار بهرهبرداری از منابع آب را به میزان 43 تا 49 درصد کاهش داد تا اهداف زیست محیطی نیز تامین گردد. در این روش، کاشت محصولاتی از قبیل پنبه، گوجهفرنگی، جو و سویا در گرگان و جو در شهرستان کردکوی پیشنهاد نمیگردد، همچنین بیشترین سطح زیرکشت در شهرستان گرگان به گندم و در شهرستان کردکوی به سویای بهارهی دیم اختصاص مییابد.<br />نتیجهگیری: نتایج نشان داد که الگوی کشت فعلی در وضعیت بهینه نبوده و همچنین میزان بهرهبرداری فعلی بیشتر از مقدار تغذیه آبخوان می-باشد. بنابراین با استفاده از نظریه بازیها میتوان الگوی کشت و میزان بهرهبرداری بهینه را به گونهای تعیین نمود که هر دو هدف اقتصادی و زیست محیطی با اعمال وزنهای متفاوت در نظر گرفته شوند.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5345_c5e2f113b91dcfb4d71f1b79e4e39f81.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221Preparation of soil and landscape requirements table for Date palm to use in land suitability evaluationتدوین جدول نیازهای رویشی خاک و زمین نما برای خرما به منظور استفاده در ارزیابی تناسب اراضی89107534610.22069/jwsc.2021.17510.3297FAعلی زین الدینیعضو هیات علمی موسسه تحقیقات خاک وآبسیدعلیرضا سیدجلالیموسسه تحقیقات خاک و آبمیرناصر نویدیموسسه تحقیقات خاک و آبمهناز اسکندریموسسه تحقیقات خاک و آبجواد سیدمحمدیموسسه تحقیقات خاک و آبحجت دیالمیپژوهشکده خرما و میوه های گرمسیریابوالحسن مقیمیمرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی فارسمرتضی پوزش شیرازیمرکزی تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی بوشهرJournal Article20200108Background and objectives: Iran is one of the major date-producing countries and not only has a long history in this field, but also it currently has the second grade of Date production in the world. Therefore, the cultivation and production of Dates in Iran is of particular importance both nationally and for the inhabitants of the producing provinces. In this regard, planning for optimal utilization of production resources such as soil and lands for development of the yield in the country has a special place. Consequently, evaluation of land suitability and utilization of lands in proportion to their potential and capacity for specific land use seems an important solution. However, one of the necessities of land suitability assessment is to determine the crop requirements of the plants such as the status of the soil as a production bed. The objective of this study was to investigate the effect of soil characteristics on Date yield and their rating for use in land suitability evaluation studies.<br />Materials and methods: First, 91 palm Date orchards were selected with diversity of soil and yield in Kerman, Fars, Khuzestan, Hormozgan and Bushehr provinces, in each garden, a soil profile was studied and a land use questionnaire completed. Physicochemical and fertility analyses were carried out on the collected soil samples. Multivariate regression was investigated between yield as dependent variable and independent variables including salinity, percentage of exchangeable sodium, pH, gypsum, calcium carbonate equivalent, clay, sand, silt, gravel, available potassium and phosphorus by stepwise method. Then, by checking the relations of simple regression between the important and effective characteristics with yield, related equations and diagrams were drawn and the rating of land characteristics set. The proposed crop requirement table was evaluated and validated using soil and yield data of 20 orchards. <br />Results: Results showed that potassium, sand percentage, soil salinity, ESP and CaCO3 had the highest and soil organic carbon content and pH had the least variation. Maximum amount of lime and gypsum was 74 and 17% and soil texture varied from sandy to clay, respectively. Regression results showed that independent variables including soil salinity, ESP, CaCO3, gypsum, gravel, available potassium and phosphorus were effective on yield, respectively. The determination coefficient of multivariate regression indicated that the variables entered into the model can determine 79% of the variance related to the dependent variable. In simple regression equations, soil salinity, ESP, gypsum, CaCO3 and gravel had a decreasing effect and organic carbon, available phosphorus and potassium had increasing effect on yield. The highest contribution to the decline in Date yields was related to soil salinity, gravel, ESP and calcium carbonate. <br />Conclusion: The coefficient of determination between yield and soil index obtained from the proposed soil and landscape requirements table for the Date was about 0.79 which showed acceptable accuracy of the prepared table. Soil salinity, ESP, gypsum and calcium carbonate limit for Date palm were determined 8 dS/m, 12, 8 and 38 percent, respectively.سابقه و هدف: ایران از کشورهای مهم تولیدکننده خرما میباشد و نهتنها دارای سابقه طولانی از این نظر است بلکه در حال حاضر نیز از لحاظ تولید خرما، رتبه دوم را در جهان به خود اختصاص داده است. بنابراین، کشت و تولید خرما در ایران هم از نظر ملّی و هم برای ساکنان استانهای تولیدکننده، دارای اهمیت ویژهای است. لذا برنامهریزی برای استفاده بهینه از منابع تولید مانند خاک و اراضی برای توسعه نخیلات در کشور نیز جایگاه ویژهای مییابد. در این راستا ارزیابی تناسب اراضی و به-کارگرفتن اراضی به تناسب پتانسیل و ظرفیتشان برای کاربری خاص، چاره این مهم بهنظر میرسد. لیکن یکی از ضروریات ارزیابی تناسب اراضی، تعیین نیازهای رویشی گیاهان از جمله وضعیت خاک بهعنوان بستر تولید است. هدف از انجام این مطالعه، بررسی تأثیر خصوصیات خاک بر عملکرد خرما و درجهبندی آنها برای انجام مطالعات تناسب اراضی بود. <br />مواد و روشها: نخست 91 نخلستان با تنوع خاک و عملکرد در استانهای کرمان، فارس، خوزستان، هرمزگان و بوشهر انتخاب و در هر باغ، یک پروفیل خاک مطالعه شده و پرسشنامه کاربری اراضی تکمیل گردید. در نمونههای خاک جمع-آوری شده، آزمایشهای فیزیکو-شیمیایی و حاصلخیزی مورد نیاز انجام شد. رگرسیون چندمتغیره بین عملکرد به عنوان متغیر وابسته و متغیرهای مستقل شامل شوری، درصد سدیم تبادلی، pH، گچ، آهک، رس، شن، سیلت، سنگریزه، پتاسیم و فسفر قابل جذب به روش گام به گام، بررسی گردید. سپس با بررسی روابط رگرسیون ساده بین ویژگیهای اراضی مهم و موثر با عملکرد، معادلات و نمودارهای مربوطه ترسیم و درجهبندی خصوصیات اراضی انجام شد. جدول نیاز رویشی پیشنهادی با دادههای خاک و عملکرد 20 باغ ارزیابی و صحتسنجی شد. <br />یافتهها: نتایج نشان داد که پتاسیم، درصد شن، شوری خاک، درصد سدیم تبادلی و آهک، بیشترین، و pH و کربن آلی خاک، کمترین دامنه تغییرات را دارند. حداکثر مقدار آهک و گچ به ترتیب 74 و 17 درصد و بافت خاک از شنی تا رسی متغیر بود. نتایج رگرسیونی نشان داد به ترتیب متغیرهای مستقل شوری خاک، درصد سدیم تبادلی، آهک، گچ، سنگریزه، پتاسیم و فسفر قابل جذب، بر عملکرد موثر هستند. ضریب تبیین رگرسیون چند متغیره نشان داد که متغیرهای وارد شده به مدل توانستهاند 79 درصد از واریانس مربوط به متغیر وابسته را تعیین نمایند. در معادلات رگرسیون ساده، شوری خاک، درصد سدیم تبادلی، گچ، آهک و سنگریزه، اثر کاهشی و کربن آلی، فسفر و پتاسیم قابل جذب، اثر افزایشی بر عملکرد داشتند. بیشترین سهم در کاهش عملکرد خرما مربوط به شوری خاک، سنگریزه، درصد سدیم تبادلی و آهک بود. <br />نتیجهگیری: ضریب تبیین بین عملکرد و شاخص خاک بدست آمده از جدول نیاز خاک و اراضی پیشنهادی برای خرما، 0.79 گردید که نشاندهنده دقت قابلقبول جدول ارائه شده است. حد مجاز شوری خاک، درصد سدیم تبادلی، گچ و آهک برای نخل خرما بهترتیب 8 دسی زیمنس بر متر، 12، 8 و 38 درصد بهدست آمد.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5346_62192b3360bc57434b2e4315b0e09ebc.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221Evaluation and Modeling Wind drift and Evaporation Losses of the Center Pivot Irrigation System in Moghan Regionارزیابی و مدلسازی تلفات تبخیر و باد بردگی سامانه آبیاری عقربهای در منطقه مغان109127534710.22069/jwsc.2020.17532.3302FAیاسر حسینیگروه مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی مغان، دانشگاه محقق اردبیلیمجید رئوفعضو هیئت علمی دانشگاه محقق اردبیلیفردین نظری گیگلوکارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
اردبیل &ndash; دانشگاه محقق اردبیلی - دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی- گروه آبیاJournal Article20200123Background and Objectives: Evaluation of irrigation systems consists of analyzing the measurable performance of the system in operation conditions, is a management tool that allows the system users to make the best use of the irrigation systems. Since various regions in Iran have arid and semi-arid climates, obtaining the actual wind drift and evaporation losses and also making optimized use of water towards sustainable water resources management has a great importance. Since estimation of evaporation and wind losses that has been presented in different climatic conditions has different results, and it is not possible to present a reference model, so the purpose of this study is to investigate the effective climatic parameters on evaporation and wind losses of the Center Pivot system and to present an optimal model using multivariate regression in the study area.<br />Materials and Methods: This research has been carried out in the city of Pars-Abad in Ardabil province. The study was conducted in Part of the Moghan Agro-Industrial Complex, at wind speeds of 0-3 and 3-6 meters per second with three replications. Experiments were performed on two Center Pivot Irrigation System in sections 5 and 6 of Moghan Agro-Industrial Complex (1-4-6 and 1-8-6), which included two design treatments. The average altitude of this area is 32 meters above the sea. <br />Results: Results indicated that the efficiencies of the system at wind speeds of 0-3, 3-6 meters per second were 89.47, 84.47 percent, respectively, and wind speed, temperature, relative humidity, nozzle diameter, and vapor pressure deficit (saturation deficit) were among the factors that influenced wind drift and evaporation losses. Base on the results, the wind factor had the most and vapor pressure deficit had the least effect on wind drift and evaporation losses. Also, the equation of wind drift and evaporation losses was also obtained with the atmospheric conditions of the region, which had the best fit with the measured values. Results shown that the difference between results of the model and observed data was not significant in 1% level of confidence. Moreover, the measured and the modeled percentages obtained for wind drift and evaporation losses varied from 7 to 18 and from 10 to 18 percent, respectively.<br />Conclusion: The results show a direct relationship between the evaporation and wind losses with wind speed in the region. So that at wind speeds of less than 3 m/s the parameters of Coefficient of Uniformity, Distribution Uniformity and potential and Application Efficiency of the low quarter are in the appropriate range, and at medium and high wind speeds, evaluation parameters are not in the desired range, it is indicating the importance of center pivot system design in windy regions.<br />Materials and Methods: This research has been carried out in the city of Pars-Abad in Ardabil province. The study was conducted in Part of the Moghan Agro-Industrial Complex Province at wind speeds of 0-3 and 3-6 meters per second with three replications. For the experiment, two rows of cans at an angle of 3 ͦ were positioned radially along the center of the centripivot system 10 m apart. The sprayer used in this study was F33AS 11/64˝ with 26 m of spraying diameter and operating pressure of the sprinklers varied from about 2 to 2.5 bars.<br />Results: Results indicated that the efficiencies of the system at wind speeds of 0-3, 3-6 meters per second were 89.47, 84.47 percent, respectively, and wind speed, temperature, relative humidity, nozzle diameter, and vapor pressure deficit (saturation deficit) were among the factors that influenced wind drift and evaporation losses.سابقه و هدف: ارزیابی هر دستگاه آبیاری و تحلیل کارایی قابل اندازهگیری آن دستگاه در شرایط واقعی، یک ابزار مدیریتی است که به استفاده کننده دستگاه امکان میدهد تا بتواند از آنچه که در دسترس دارد به بهترین شکل ممکن استفاده نماید. ازآنجاکه نواحی مختلف ایران دارای آبوهوای خشک و نیمهخشک میباشد، به دست آوردن میزان واقعی تلفات تبخیر و باد بردگی و همچنین استفاده بهینه از آب، در راستای مدیریت پایدار منابع آب از اهمیت بالایی برخوردار میباشد. از طرفی برآورد تلفات تبخیر و بادبردگی توسط مدلهای ارائه شده در شرایط اقلیمی مختلف، نتایج متفاوتی را در برداشته و ارائه مدل مرجع امکان پذیر نیست، لذا هدف از این تحقیق بررسی پارامترهای موثر اقلیمی بر تلفات تبخیر و بادبردگی سامانه عقربه ای و ارائه مدلی بهینه با استفاده از رگرسیون چند متغیره در منطقه مورد مطالعه میباشد. <br />مواد و روشها: این تحقیق در استان اردبیل و در شهرستان پارس آباد و در بخش شش کشت و صنعت مغان، در سرعتهای باد 0-3،3-6 (متر بر ثانیه) و در سه تکرار انجام شد. آزمایشات بر روی دو سیستم عقربهای موجود در بخش 5 و 6 کشت و صنعت مغان (1-4-6 و 1-8-6) انجام شد که دو تیمار طرح را شامل گردید. ارتفاع متوسط این منطقه از سطح دریا 32 متر میباشد. برای انجام آزمایش، دو ردیف قوطی با زاویه ͦ 3 نسبت به یکدیگر در مسیر شعاعی و به مرکزیت سامانه عقربهای با فاصله 10 متر از هم قرار گرفتند. آبپاش بکار رفته در این تحقیق آبپاش مدل F33AS 11/64˝ با قطر پاشش 26متر بود و فشار کارکرد آبپاشها در حدود 45/4 بار بود.<br />یافتهها: نتایج نشانداد راندمان سامانه در سرعت باد 0 تا 3 و 3 تا 6 به ترتیب برابر 47/89 و 47/84 درصد بوده و عوامل موثردر تلفات تبخیر و بادبردگی، شامل سرعت باد، درجه حرارت، رطوبت نسبی، قطر نازل و کمبود فشار بخار اشباع میباشد. بر اساس نتایج بهدستآمده در سسامانه عقربهای، عامل باد بیشترین تأثیر و کمبود فشار بخار اشباع کمترین تأثیر را بر تلفات تبخیر و باد بردگی داشته است. همچنین معادله تلفات تبخیر و بادبردگی با شرایط جوی منطقه بهدست آمد، که دارای بهترین برازش با مقادیر اندازهگیری شده بود. نتایج نشان داد، اختلاف میانگین مقادیر مدل شده و مشاهداتی در سطح اعتماد یکدرصد معنیدار نمیباشد. علاوه بر این، میزان تلفات تبخیر و باد بردگی اندازهگیری شده بین 7 تا 18 درصد و مدلسازی شده بین 10 تا 18 درصد متغیر میباشد.<br />نتیجهگیری: نتایج ارتباط مستقیم تلفات و بادبردگی را با سرعت باد در منطقه نشان داد. بهطوریکه در سرعت باد کمتر از 3 متر بر ثانیه پارامترهای ضریب یکنواختی، یکنواختی توزیع و راندمانهای پتانسیل و واقعی ربع پایین در محدوده مناسبی قرارگرفته و در سرعتهای متوسط و زیاد باد، پارامترهای ارزیابی آن در محدوده مطلوبی قرار نمیگیرد و این نشاندهنده اهمیت طراحی سامانه عقربهای در مناطق باد خیز میباشد.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5347_6d8f37176795cdec403e37e2e66bf352.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221Comparison of the efficiency of pure and chitosan coated adsorbents in immobilization of soil cadmiumمقایسهی کارایی جاذبهای خالص و پوششدار شده با کیتوسان در تثبیت کادمیم خاک129148534810.22069/jwsc.2020.17980.3358FAزهرا نجفیدانشجوی دکتری گروه علوم خاک دانشگاه زنجاناحمد گلچینگروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران.0000-0002-7193-6821محمد صادق عسکریاستادیار گروه علوم خاک، دانشگاه زنجانپریسا علمداریگروه علوم خاک، دانشگاه زنجانJournal Article20200520Background and objectives: Contamination of soil and water by heavy metals have accelerated since the beginning of the industrial revolution. So cleaning up and removing of the contaminants is one of the major challenges of human societies. There are different methods for remediation of contaminated environments and adsorption and immobilization of heavy metals by the adsorbents is one of them. In addition to being effective and fast, the immobilization technique is simple, inexpensive, and environmentally safe. In recent years, the use of polymeric composites, among the various adsorbents of heavy metals, has attracted the attention of many researchers due to their higher efficiency in comparison of pure adsorbents. Chitosan composites are among those polymeric composites that, due to their properties, can have a high ability to absorb heavy metals in contaminated environments. Chitosan composites have often been used to remove heavy metals from industrial wastewater, however, the efficiency of these composites in immobilization of heavy metals in soils has not been studied. Due to the great variety and environmental safety of these composites, this study aimed to investigate the efficiency of pure and chitosan coated adsorbents in immobilization of soil cadmium.<br />Materials and methods: For this purpose, a pot factorial experiment was conducted in greenhouse conditions using a completely randomized design and three replications. Factors studied were soil cadmium levels (0, 8, 25 and 75 mg/kg soil) and types of adsorbent including pure chitosan, biochar, zeolite and nanomagnetite and composites of chitosan- biochar, chitosan- zeolite and chitosan- magnetite and control (without adsorbents). Each adsorbent was applied to soil at the rate of 0.5% W/W. Uncontaminated soil samples were spiked with different amounts of cadmium sulfate and incubated for two months to achieve relative equilibrium. After two months the samples were treated with different adsorbents and incubated for another two months. Then the amounts of DTPA extractable cadmium and its different chemical forms were determined.<br />Results: The results showed that the application of adsorbents to soil decreased the concentrations of DTPA extractable cadmium. The results also showed that chitosan composites had higher ability for immobilization of cadmium in the soil than the pure chitosan, biochar, zeolite and nanomagnetite and the highest cadmium immobilization ability was observed for the composite of chitosan- magnetite. Reductions in DTPA- extractable cadmium for pure chitosan, biochar, nanomagnetite, and zeolite were 26.11, 19.38, 18.00 and 7.71% and for composites of chitosan- magnetite, chitosan- biochar and chitosan- zeolite were 34.02, 32.04 and 30.56% respectively when compared to the control treatment. Sequential extraction at the contamination level of 75 mg Cd/kg soil also showed that the use of adsorbents significantly reduced the soluble + exchangeable and carbonate forms of cadmium compared to the control treatment and increased its more stable forms including iron and manganese oxide, organic matter and residue fractions. <br />Conclusion: According to the results, it can be concluded that coating the pure adsorbents with chitosan by creating more adsorption sites reduces the cadmium mobility in the soils and increased the efficiency of pure adsorbents in the immobilization of cadmium. It was also observed that among the composites that used in this experiment, the highest ability to reduce the cadmium concentration was related to the chitosan-magnetite composite.سابقه و هدف: با آغاز انقلاب صنعتی، آلودگی آب و خاک توسط فلزهای سنگین شتاب بیشتری یافته و تلاش برای پاکسازی و رفع این آلودگیها به یکی از مشکلات عمدهی جوامع بشری تبدیل شده است. روشهای مختلفی برای اصلاح محیطهای آلوده به فلزهای سنگین وجود دارد که استفاده از جاذبها برای جذب فلزهای سنگین از جملهی آنها میباشد. استفاده از روش جذب علاوه بر مؤثر و سریع بودن، از نظر فنی روشی ساده، از نظر محیط زیستی روشی سالم و امن و از نظر هزینه نیز روشی مقرون بهصرفه میباشد. در سالهای اخیر از میان جاذبهای مختلف فلزهای سنگین، استفاده از کامپوزیتهای پلیمری، بهدلیل کارایی بالاتر نسبت به جاذبهای خالص، توجه پژوهش-گران بسیاری را به خود جلب نموده است. کامپوزیتهای کیتوسان از جملهی آن کامپوزیتهای پلیمری هستند که با توجه به خصوصیاتشان میتوانند توانایی بالایی برای جذب فلزهای سنگین در محیطهای آلوده داشته باشند. کامپوزیتهای کیتوسان اغلب برای حذف فلزهای سنگین از پسابهای صنعتی استفاده شده است امّا کارایی این جاذبها در غیر متحرک کردن فلزهای سنگین در محیط خاک مورد مطالعه قرار نگرفته است. با توجه به تنوع زیاد این کامپوزیتها و سازگاری بالای آنها با محیط زیست، پژوهش حاضر با هدف مقایسهی کارایی جاذبهای خالص و کامپوزیتهای مختلف کیتوسان در تثبیت فلز سنگین کادمیم در خاک بهاجرا در آمد.<br />مواد و روشها: برای این منظور یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی، بهصورت گلدانی، در شرایط گلخانه و با سه تکرار به اجرا در آمد. فاکتورهای مورد بررسی عبارت بودند از سطوح کادمیم خاک شامل صفر، 8، 25 و 75 میلیگرم بر کیلوگرم و نوع جاذب شامل کیتوسان، بیوچار، زئولیت و نانو مگنتیت خالص و کامپوزیتهای کیتوسان- بیوچار، کیتوسان- زئولیت، کیتوسان- مگنتیت و تیمار فاقد جاذب بهعنوان شاهد. در ضمن هر یک از جاذبها در سطح نیم درصد وزنی مصرف شدند. برای تهیهی نمونههای خاک با سطوح مختلف کادمیم از مقادیر متفاوت کادمیم سولفات استفاده گردید و نمونههای آلوده شده با کادمیم برای رسیدن به تعادل نسبی به مدت دو ماه خوابانیده شدند. پس از سپری شدن مدت زمان دوماه، نمونهها با جاذبهای مختلف تیمار گردیدند و به مدت دو ماه دیگر نیز خوابانیده شدند. در پایان دورهی خوابانیدن مقدار کادمیم قابل استخراج با DTPA و همچنین شکل-های شیمیایی آن در خاک تعیین گردید.<br />یافتهها: نتایج بهدست آمده نشان دادند که کاربرد جاذبها در خاک باعث کاهش غلظت کادمیم قابل استخراج با DTPA گردید. همچنین نتایج نشان دادند که کامپوزیتهای کیتوسان نسبت به کیتوسان، بیوچار، زئولیت و نانو مگنتیت خالص توانایی بالاتری در غیرمتحرک کردن کادمیم در خاک داشتند و بیشترین توانایی برای غیرمتحرک کردن کادمیم مربوط به کامپوزیت کیتوسان- مگنتیت بود. میزان کاهش کادمیم قابل استخراج با DTPA در اثر مصرف کیتوسان، بیوچار، نانو مگنتیت و زئولیت خالص نسبت به تیمار شاهد بهترتیب برابر با 11/26، 38/19، 00/18 و 71/7 درصد و برای کامپوزیتهای کیتوسان- مگنتیت، کیتوسان- بیوچار و کیتوسان- زئولیت برابر با 02/34، 04/32 و 56/30 درصد بود. نتایج عصارهگیری دنبالهای در سطح آلودگی 75 میلیگرم کادمیم بر کیلوگرم خاک نیز نشان داد که کاربرد جاذبها بهطور معنیداری شکلهای محلول + تبادلی و متصل به کربناتهای کادمیم را در مقایسه با تیمار شاهد کاهش و شکلهای پایدارتر آن شامل متصل به اکسیدهای آهن و منگنز، متصل به مواد آلی و باقیمانده را افزایش داد. <br />نتیجهگیری: با توجه به نتایج میتوان نتیجه گرفت که پوششدار کردن جاذبهای خالص با کیتوسان با ایجاد مکان-های جذبی بیشتر باعث کاهش بیشتر تحرک کادمیم در خاکهای آلوده میگردد و کارایی آنها را در غیرمتحرک کردن کادمیم افزایش میدهد. همچنین مشاهده گردید که از میان کامپوزیتهای به کار رفته در این آزمایش بیشترین توانایی برای کاهش غلظت کادمیم قابل جذب مربوط به کامپوزیت کیتوسان- مگنتیت بود.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5348_f65f7a2a7f84e58a7387ea96909cabf3.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221New Approach for Prediction of Water Distribution Network Pipes Failure Based on a Intelligent Hybrid Model (Case Study: Gorgan Water Distribution Network)رویکرد جدید پیشبینی نرخ شکست لولههای شبکه توزیع آب با استفاده از مدل هیبرید هوشمند (مطالعه موردی: شبکه توزیع آب شهر گرگان)149166534910.22069/jwsc.2021.17670.3319FAعبدالرضا ظهیریعضو هیئت علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان0000-0003-2009-5046سید مهران جعفریگروه مهندسی آب- دانشکده کشاورزی- گرگان- ایران
دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانامید بزرگ حدادعضو هیات علمی/ پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهرانمحمود محمدرضاپور طبریگروه مهندسی عمران- دانشکده فنی مهندسی- دانشگاه مازندرانJournal Article20200308Background and Objective: Urban water distribution networks consider as one of the essential infrastructural facilities and equipment in urban areas. The pipes are one of the primary and essential components of a water distribution network break during operation due to various factors. So, developing models for pipes failure rate prediction can be one of the most crucial tools for managers and stakeholders to the optimal operation of the water distribution network. In the last decade, various studies have performed to predict the failure rate of water distribution pipes using statistical and soft models - each of which has strengths and weaknesses. This study aims to present a new approach based on the development of a hybrid prediction model, considering the capabilities of soft and statistical models, to more accurately predict the water distribution network pipes failure rate compared to statistical and soft models used in previous research.<br />Material and Method: In order to achieve the study goals, 4-year (2015-2018) time duration statistics of Gorgan water distribution network characteristics including diameter, length, age, depth of installation, and the number of pipe failures used to predict future pipes failure rates. To modeling the pipe failure rate of the investigated network, five different models, including three statistical models (linear regression, generalized linear regression, support vector regression) and two soft models (feed-forward neural network, and radial basis function neural network) has studied. Optimal parameters of the models were selected based on appropriate statistical error indicators, including correlation coefficient (R), Mean Square Error (MSE), and Correlation Mean square error Ratio (CMR) for the training and testing data. In order to select the best model from different models to predict the failure rate of network pipes, the values of R and MSE indicators of the above models were calculated in the validation stage and compared with each other. Finally, to predict pipes failure rate more accurately, a new approach is developed based on the hybrid prediction model in which the predicted values of pipe failure rates by statistical and soft computing models considered as independent variables of the best model inputs and the observed values of failure rates as dependent variables of the best model outputs.<br />Results: Comparing the values of R and MSE indicators of each statistical and soft computing model used in this study in the validation phase show that these models cannot predict the pipes' failure rate with reasonable accuracy. Feed forward neural network model with the highest R = 0.69 and the lowest MSE = 0.062 values has the best estimates. Using the new approach developed based on hybrid soft and statistical models, the R index is equal to 0.96, and the MSE index is equal to 0.046.<br />Conclusion: A significant increase in the R index (39%) and decrease in the MSE index (25%) through using the proposed hybrid approach compared to the feed-forward neural network model demonstrates that using the new approach provides perfect accuracy prediction of the pipes failure rate of the water distribution network.سابقه و هدف: شبکههای توزیع آب شهری بعنوان یکی از مهمترین تأسیسات و تجهیزات زیربنایی مناطق شهری محسوب میشوند. لولهها بعنوان یکی از اجزای اصلی و مهم شبکه توزیع آب، همواره در دوره بهرهبرداری تحت تأثیر عوامل مختلف دچار شکستگی میشوند، بنابراین استفاده از مدلهای مختلف جهت شناخت و پیشبینی نرخ شکست لولهها میتواند کاربرد بسیار مهمی برای مدیران و دست-اندرکاران جهت مدیریت بهینه شبکه توزیع آب شهری در دوران بهرهبرداری داشته باشد. در دهه اخیر مطالعات مختلفی جهت پیشبینی نرخ شکست لولههای شبکه توزیع آب با استفاده از مدلهای آماری و هوشمند انجام شدهاست که هریک دارایی نقاط ضعف و قوت میباشند. هدف از این تحقیق، ارائه یک رویکرد جدید برمبنای توسعه مدل پیشبینی هیبرید، با توجه به قابلیتهای مدلهای هوشمند و آماری، جهت پیشبینی دقیقتر نرخ شکست لولههای شبکه توزیع آب در مقایسه با مدلها آماری و هوشمند مورد استفاده در تحقیقات قبل میباشد. <br />مواد و روشها: برای دستیابی به اهداف مطالعه، از آمار دوره زمانی 4 ساله (1394 تا 1397) مربوط به مشخصات شبکه توزیع آب شرب شهر گرگان شامل قطر، طول، سن، عمق نصب و تعداد شکست جهت پیشبینی نرخ شکست لولهها در آینده استفادهشد. برای پیشبینی نرخ شکست لولههای شبکه توزیع آب مورد بررسی، پنج مدل مختلف شامل سه مدل آماری (رگرسیون خطی، رگرسیون خطی تعمیمیافته، رگرسیون بردار پشتیبان) و دو مدل هوشمند (شامل شبکه عصبی مصنوعی پیشخور و شبکه عصبی مصنوعی پایه شعاعی) مورد بررسی قرار-گرفتند. انتخاب پارامترهای بهینه مدلهای مورداستفاده در این تحقیق، بر اساس شاخصهای آماری مناسب شامل ضریب همبستگی، خطای حداقل مربعات و نسبت همبستگی- خطایمربعات متوسط مربوط به دادههای آموزشی و آزمایشی انجامگردید. بهمنظور انتخاب مدل برتر از بین مدلهای مختلف برای پیشبینی نرخ شکست لولههای شبکه، مقادیر شاخصهای R و MSE مدلهای فوق در مرحله صحتسنجی محاسبه و با یکدیگر مقایسهگردید. در نهایت، بهمنظور امکان پیشبینی دقیقتر نرخ شکست لولههای شبکه توزیع آب، یک رویکرد جدید بر مبنای مدل پیشبینی هیبرید توسعه داده شد که در آن، مقادیر پیشبینیشده نرخ شکست لولههای شبکه توسط هریک از مدلهای فوق به-عنوان متغیرهای مستقل ورودی مدل برتر و مقادیر مشاهداتی نرخ شکست بهعنوان متغیر وابسته خروجی مدل برتر درنظر گرفتهشد.<br />یافتهها: مقایسه مقادیر شاخصهای آماری R و MSE مدلهای مورد استفاده در این تحقیق در مرحله صحتسنجی نشانداد که هیچ-کدام از مدلهای مورد استفاده دارای دقت مناسبی برای پیشبینی نرخ شکست لولههای شبکه شرب شهر گرگان نیستند. مدل شبکه عصبی مصنوعی پیشخور با ضریب همبستگی 69/0 R= و مقدار خطای 062/0 MSE= دارای بهترین برآورد بود. با استفاده از رویکرد جدید توسعه داده شده بر اساس هیبرید مدلهای هوشمند و آماری مقدار R برابر 96/0 و شاخص خطای MSE برابر 046/0 بدست آمدهاست.<br />نتیجهگیری: افزایش چشمگیر شاخص R(به میزان 39 درصد) و کاهش قابل توجه شاخص MSE (به میزان 25 درصد) ناشی از استفاده از رویکرد هیبریدی پیشنهادی برای پیشبینی نرخ شکست لولههای شبکه در مقایسه با مدل شبکه عصبی مصنوعی پیشخور نشانمی-دهد که با استفاده از این رویکرد جدید، میتوان نرخ شکست لولههای شبکه تحقیق حاضر را با دقت بسیار خوبی پیشبینی نمود.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5349_9e3508e81773023df8cad1e5811ed646.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221The effect of cadmium contamination water and soil on corn yield componentsتأثیر استفاده از آب و خاک آلوده به کادمیم بر اجزای عملکرد ذرت167184535010.22069/jwsc.2021.18319.3392FAحامد ریاحی فارسانیگروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، ایرانمهدی قبادی نیاعضو هیأت علمی دانشگاه شهرکرد0000-0002-0803-0728محمدرضا نوری امامزاده ئیدانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، ایرانعبدالرزاق دانش شهرکیاستادیار، گروه مهندسی زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، ایرانحمیدرضا متقیاندانشیار، گروه مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، ایرانJournal Article20200905Background and Objectives: Conservation of soil and water resources could be an important role in the health of crop. The use of wastewaters and the presence of heavy metals in these waters as well as the pollution of soil resources due to the entry of heavy metals can cause many problems for quantity and quality of crop. The high retention of heavy metals in the environment causes transfer to plants and food chains and cause irreparable damage to humans, plant growth, soil and the environment. This study was conducted to investigate the contamination caused by the application of different amounts of heavy metal Cadmium (Cd) in irrigation water and also in soil on its growth and accumulation in organs of corn variety (cultivar) 201 in Shahrekord University farm.<br />Materials and Methods: To this aim, the factorial test was done based on the completely randomized design with three replicates as a pot culture with Silt Loam texture. The first factor was the addition Cd in soil from the Cd Nitrate Salt at three levels (0 (control), 10 mg/kg soil, and 50 mg/kg soil) and the second was the Cd concentration in irrigation water from Cd Nitrate Salt at five levels (0 (control), 0.01, 0.05, 1, 2 mg/L).After using Cd treatments in the soil, corn was cultivated and irrigated with water with different levels of Cd during the growing period. At the end of the growing period, the concentration of Cd in different components of the plant (stem, leaves and seed), soil as well as the relative components of corn were determined. Also, the amount of evaporation and transpiration and water requirement were recorded during the experiment.<br />Results: The results showed that water and soil contamination with Cd had a significant effect (at a1% level) on yield components including grain yield per plant unit, number of rows in corn, number grain at the row, dry leaf weight and dry stem weight. However, the effect of water and soil contamination with Cd was not significant on yield components. High levels of Cd in soil and water had the highest reduction in yield. The results showed that the stem had the highest (2.283mgkg-1) and the grain (undetectable) had the lowest Cd concentration. In this study, the highest and lowest yields of corn plant components due to the using of different levels of Cd in soil, in grain yield and the number of rows in corn obtained11.46%, 15.51% and 2.47%, 3.81%, respectively. Water and soil contamination with Cd had a significant effect (p < 0.05) level on water use efficiency in corn. Water use efficiency due to the using of high levels of Cd in water and soil decreased by 15.45% and 17.21%, respectively.<br />Conclusion: The results showed that the combined use of contaminated water and contaminated soil with Cd leads to a quantitative and qualitative reduction of corn yield. Therefore, efforts should be made to prevent the contamination of water and soil, to minimize the use of contaminated water in contaminated soil in order to protect soil resources as well as water. According to the results, the amount of Cd concentration in leaves and stem was higher than the allowable limit. Contamination of water with Cd also led to a further reduction in corn yield in contaminated soil.سابقه و هدف: حفاظت از منابع آب و خاک میتواند نقش مهمی در سلامت محصولات کشاورزی داشته باشد. استفاده از آبهای نامتعارف و وجود فلزات سنگین در این آبها و همچنین آلودگی منابع خاک بهواسطه ورود فلزات سنگین میتواند مشکلات زیادی برای کمیت و کیفیت محصولات زراعی به همراه داشته باشد. ماندگاری بالای فلزات سنگین در محیط باعث انتقال به گیاه و زنجیره مواد غذایی شده و صدمات جبران ناپذیری را به انسان، رشد گیاه، خاک و محیط زیست وارد کنند. این پژوهش بهمنظور بررسی شیب تغییرات آلودگی فلز سنگین کادمیم در آب آبیاری و خاک بر شیب رشد و تجمع آن در اندامهای ذرت دانهای رقم 201 در مزرعه دانشگاه شهرکرد انجام شد. <br />مواد و روشها: برای این منظور آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملاَ تصادفی در سه تکرار به صورت کشت گلدانی در یک خاک با بافت لوم سیلتی اجرا شد. عامل اول غلظت کادمیم در آب آبیاری از منبع نمک نیترات کادمیم در پنج سطح (شاهد (صفر)، 01/0، 05/0، یک و دو میلی گرم بر لیتر) و عامل دوم مقدار کادمیم کل خاک ازمنبع نمک نیترات کادمیم با سه سطح (شاهد (صفر)، 10 و 50 میلی گرم در کیلوگرم خاک) در نظر گرفته شد. پس از اعمال تیمارهای کادمیم در خاک، ذرت رقم201 کشت شد و در طول دوره رشد با آب دارای سطوح مختلف کادمیمی آبیاری گردید. در پایان دوره رشد، غلظت کادمیم در اجزای مختلف گیاه (ساقه، برگ و دانه)، خاک و همچنین عملکرد نسبی ذرت تعیین شد. همچنین در زمان آزمایش مقدار تبخیر و تعرق و نیاز آبی ثبت گردید. <br />یافته ها: نتایج نشان داد که آلودگی آب و خاک به کادمیم، اثری معنیدار (در سطح یک درصد) بر اجزای عملکرد شامل عملکرد دانه در واحد بوته، تعداد ردیف در بلال، تعداد دانه در ردیف، وزن خشک برگ و وزن خشک ساقه گیاه ذرت داشت، اما اثر متقابل آلودگی آب و خاک به کادمیم بر اجزای عملکرد معنیدار نشد. سطوح بالای کادمیم در آب و خاک، بیشترین و تیمار شاهد کمترین کاهش عملکرد را داشتند. نتایج نشان داد که ساقه بیشترین (283/2میلی گرم در کیلوگرم) و دانه (غیرقابل تشخیص) کمترین غلظت کادمیم را داشتند. در این پژوهش بیش ترین و کمترین کاهش عملکرد اجزای گیاه ذرت ناشی از کاربرد سطوح مختلف کادمیم درخاک در عملکرد دانه و تعداد ردیف در بلال به ترتیب به مقدار 46/11، 51/15 و 47/2، 81/3 درصد بهدست آمد. آلودگی آب و خاک به کادمیم اثری معنیداری در سطح یک درصد بر کارآیی مصرف آب در گیاه ذرت داشت. کارآیی مصرف آب ناشی از کاربرد سطوح بالای آلودگی آب و خاک، بهترتیب بهمیزان 45/15 و 21/17 درصد کاهش یافت.<br />نتیجهگیری: نتایج نشان داد که هر چند که میزان کادمیوم در دسترس در انتهای آزمایش در تیمارهای آلودگیهای مختلف خاک تفاوت معنیداری نداشته است اما افزایش غلظت کادمیوم محلول در آب آبیاری باعث کاهش شیب رشد محصول شده است و در نتیجه کاهش عملکرد محصول نهایی شده است. به علاوه غلظت کادمیوم در ساقه و برگ نیز افزایش داشته است. بنابراین در خاکهای با آلودگی بالاتر از سطح مجاز نیز باید آلودگی منابع دیگر مانند آب مورد توجه و بررسی قرار گیرد.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5350_0c29aa12bde5264b0610a46691347311.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221The Role of Vegetation on Debris Slope Stability (Case study: Tuskestan–Chaharbagh Road, Golestan Province)نقش پوشش گیاهی در پایداری دامنههای واریزهای (مطالعه موردی: جاده توسکستان-چهارباغ استان گلستان)185200535110.22069/jwsc.2020.17799.3338FAحمزه محسنی پور صومعه سراییگروه آبخیزداری، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانعلی نجفی نژادگروه آبخیزداری، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان0000-0000-0000-0000محسن حسینعلی زادهگروه مدیریت مناطق بیابانی ، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان0000-0001-7177-8117محمدرحیم فروزهگروه مدیریت مرتع، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان0000-0002-3347-5526آیدین پارساخوگروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران0000-0002-8755-4369Journal Article20200315Background and Objectives: Today, the instability of the debris slopes is a huge problem that human has been facing due to maladministration and overexploitation of existing resources. One of these methods is to apply the Vegetation because of features such as bioengineering capabilities, economical issues, bio-technical issues and high durability, self-regeneration, self-renewal and no negative impacts on the environment at slope stability.The purpose of this study is to investigate the role of plant species in the stability of debris slopes of Tuskestan-Chaharbagh road as a bioengineering approach.<br /><br />Materials and Methods: To do so, firstly, the study area was investigated and 35 locations (14 locations were stable and 21 locations were debris) were selected for sampling from plants and soil. The sampling of roots was done at the depth of 0-30 cm of the dominant species at each slope and the sampling of soil was conducted at the depth of 0-20 cm. The density and canopy percentage of the vegetation at the grasslands and forests were measured respectively with square plots (1 m2) and circular plots (100 m2). Some of the soil characteristics such as: shear strength, cohesion, internal friction angle, humidity, aggregate stability, slope, gradation curves (the percentage of fine-grained and course-grained particles) and the root tensile strength of the dominant species were measured at some of the slopes. The study was tested by the Independent T- test at the SAS software.<br /><br />Results: The results of the experimentations showed that the average mean of the above parameters on the stable and debris slopes were: 0.1739_15.82 kg/cm2 for shear strength, 0.0996_0.0999 kpascal for cohesion, 11.071_0.928 % for humidity, 0.4343_0.4588% for aggregate stability, 35.5_43 % for slope and 183.34_108.93 megapascal for root tensile strength. Vegetation also had meaningful impacts on the above parameters at the 5% level and it should be added that the density and canopy percentage of vegetation, were more at stable slopes in comparison wit the debris slopes. The dominant rangeland species (Melica persica) and (Astragalus sp) at the stable slopes and specie (Tussilago farfara) at the debris slopes. On the other hand, dominant tree specie (Carpinus betulus) at the stable slopes and shrub species (Rubus sp) at the debris slopes. The species (Melica persica) and (Astragalus sp), with the highest density average of grassland herbaceous and bush plants with the highest average of canopy percentage and also the tree species (Carpinus betulus) with the highest average of canopy percentage, has had the most impact on the slopes stability and soil conservation and on the conterary. On the other hand, the specie of (Crataegus monogyna) with the highest density average of shrubs plants and the highest average of canopy percentage, has had the most impact on the slopes instability.<br /><br />Conclusion: It could be also concluded that a vegetation with a high density and canopy percentage leads to the increase of shear strength, internal friction angle, course-grain percentage, soil humidity and root tensile strength and causes a decline at cohesion, fine-grain percentage, aggregate stability and slope at the stable slopes in comparison with the debris slope and therefore results in the fixation of the slope. Therefore, vegetation is considered as bioengineering method for the fixation of the debris slopes.سابقه و هدف: امروزه یکی از مشکلاتی که بشر به دلیل سوء مدیریت و بهرهبرداری بیرویه از منابع موجود با آن مواجه بوده، ناپایداری دامنههای واریزهای میباشد. مشکلاتی که در بیشتر مواقع به واسطه ناپایداری دامنه حاصل میشود شامل سوانح ناگوار در جادهها، مسدود شدن راهها و خسارت مالی و جانی میباشد. روشهای متنوعی جهت تثبیت دامنههای ناپایدار وجود دارد. یکی از این روشها، استفاده از پوشش گیاهی به دلیل ویژگیهایی مانند قابلیتهای مهندسی زیستی، مسائل اقتصادی، خواص زیست فنی و دوام بالا، حالت خود ترمیمی، خود تجدیدی و فاقد اثرات منفی بر محیطزیست در پایداری دامنهها میباشد. هدف از مطالعه حاضر بررسی نقش گونههای گیاهی در پایداری دامنههای واریزهای به عنوان یک رویکرد مهندسی زیستی است.هدف از مطالعه حاضر بررسی نقش پوشش گیاهی در پایداری دامنههای واریزهای جاده توسکستان-چهارباغ به عنوان یک رویکرد مهندسی زیستی است<br /><br />مواد و روش: ابتدا پس از شناسایی منطقه، در 35 موقعیت (14 دامنه پایدار و 21 دامنه واریزهای) نمونهبرداری از گیاه و خاک انجام شد. نمونهبرداری ریشه در عمق 30-0 سانتیمتری گونههای غالب هر دامنه صورت گرفت. نمونهبرداری خاک در عمق 20-0 سانتیمتری انجام شد. تراکم و درصد تاج پوشش گیاهی در مناطق مرتعی و جنگلی به ترتیب با پلاتهای 1 مترمربعی شکل و 100 مترمربعی دایرهای شکل اندازهگیری شد. برخی از خصوصیات خاک شامل (مقاومت برشی، چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی، رطوبت، پایداری خاکدانه، شیب، منحنی دانهبندی) و مقاومت کششی ریشه گونههای غالب در برخی دامنهها اندازهگیری شد. این پژوهش در قالب آزمون t مستقل در نرمافزار SAS مورد بررسی قرار گرفت.<br /><br />یافتهها: نتایج این پژوهش نشان داد که میانگین مقادیر پارامترهای مقاومت برشی، چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی، رطوبت، پایداری خاکدانه، شیب و مقاومت کششی ریشه به ترتیب در دامنههای پایدار و واریزهای برابر با: 1739/0–82/15 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع، 0996/0- 0999/0 کیلوپاسکال، 071/11–928/0 درصد، 4343/0-4588/0، 5/35-43 درصد و 34/183- 93/108 مگاپاسکال میباشد. همچنین پوشش گیاهی اثر معنیدار بر پارامترهای مقاومت برشی خاک، چسبندگی خاک، زاویه اصطکاک داخلی، رطوبت، پایداری خاکدانه، شیب، ذرات درشتدانه و ریزدانه و مقامت کششی ریشه در سطح 5 درصد داشته است. از طرفی تراکم و درصد تاج پوشش پوشش گیاهی در دامنههای پایدار بیشتر از دامنههای واریزهای بوده است. گونههای غالب مرتعی (Melica persica) و (Astragalus sp) در دامنههای پایدار و گونه (Tussilago farfara) در دامنههای واریزهای بوده است. از طرفی، گونه غالب جنگلی درختی (Carpinus betulus) در دامنههای پایدار و گونه درختچهای (Rubus sp) در دامنههای واریزهای بوده است. گونههای (Melica persica) و (Astragalus sp) با بیشترین میانگین تراکم گیاهان گراس و بوتهای مرتعی و بیشترین میانگین درصد تاج پوشش و همچنین گونه درختی (Carpinus betulus) با بیشترین تراکم و درصد تاج پوشش جنگلی، بیشترین تأثیر را بر پایداری دامنهها و حفاظت خاک داشتهاند. از طرفی گونه (Crataegus monogyna) با بیشترین میانگین تراکم گیاهان درختچهای و بیشترین میانگین درصد تاج پوشش، بیشترین تأثیر را بر ناپایداری دامنهها داشته است.<br /><br />نتیجهگیری: پوشش گیاهی با تراکم و درصد تاج پوشش بالا، موجب افزایش مقاومت برشی، زاویه اصطکاک داخلی، درصد ذرات درشتدانه، رطوبت خاک، مقاومت کششی و منجر به کاهش چسبندگی، درصد ذرات ریزدانه، پایداری خاکدانه و شیب در دامنههای پایدار نسبت به دامنههای واریزهای شده و در نتیجه تثبیت دامنه شده است. درنتیجه پوشش گیاهی به عنوان راهکار مهندسی زیستی، منجر به تثبیت دامنههای واریزهای شده است.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5351_e69869a57f603efe49d6d5d0160a2468.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221Investigation on the effectiveness of gabion check dams in amount and grain size of sedimentation in the Rezin watershed, west of Iranبررسی عملکرد بندهای سنگیتوری در مقدار و دانهبندی رسوبات در حوزه آبخیز رزین در غرب ایران201216535210.22069/jwsc.2020.17747.3328FAعلیرضا واعظیگروه خاکشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه زنجان0000-0003-4625-9969کامبیز رستمیدانشجوی دکتری گروه خاکشناسی دانشگاه زنجان.سید حمیدرضا صادقیدانشگاه تربیت مدرسJournal Article20200407Background and objectives: Soil conservation dams are constructed across waterways or gullies to reduce the intensity of water flow, sediment retention and monitoring, reduce the peak discharge of floods, increase concentration and lag time in a basin area, and finally correct channels width and length of channel. Gabion dams are porous structures, they are mostly used in many watersheds covering water reservoirs in Iran where soil erosion by water is occurred steadily in uplands. Various factors such as the location of the dam along waterway, waterway slope, the drainage area of each dam and watershed soil’s particles size affect the performance of these dams. Up to now, the effectiveness of the gabion dams has not been investigated in sediment deposition in semi-arid watersheds. The study was carried out to determine the performance of gabion dams and the role of different factors in trapping sediment and its grain size distribution in a semi-arid watershed in west of Iran.<br />Materials and methods: In this study, eleven gabion dams named G1 (in the lowest part of the waterway) to G11 (in the highest part of the waterway) in the resin watershed located in the north of Kermanshah were studied during the year 2018. Sediment sampling was performed from three locations behind each dam from a depth of 0 to 20 cm. Then the physical properties of sediments and watershed soil including the percentage of sand, silt and clay particles were determined. The granulation of sand particles was measured by separating the particles through appropriate sieves and washing the particles on each sieve and the particle size distribution of gravel and boulder was measured by separating the particles by weight method. The volume of sediment was calculated by measuring height and area of deposition area behind the dams. The drainage surface area for each dam was obtained by ground survey and google earth images. Slope gradient of drainage area of each dam was obtained through the slope of the waterway.<br />Results: The results indicated that the performance of the gabion dams in trapping of sediment is different in different sections of the waterway. The dams constructed upstream of waterway received more sand but less clay and silt than the downstream dams. Also, the amount of sand in the sediments of the dams was higher than the watershed soil. The particle size distribution of sand showed that the most sedimented particles in the back of the dams were related to particles with a size of 1 to 2 mm and the frequency of particles with a diameter of 0.053 to 0.075 mm was the lowest. Particles with a diameter from 2-4.75 mm had the highest share of coarse particles (pebbles) in sediment, while the share of larger particles with a diameter of 9.37 to 12.5 was the lowest. Also, among the various factors, waterway slope had a significant effect on amount of sediment behind the dams.<br />Conclusion: The distribution of sediment grain size behind the gabion dams varies due to the location of the dams along the waterway. The gabion dams, which are constructed upstream play an important role in trapping coarse-grained sediments. Sediment volume behind the dams is positively affected by drainage surface area and particularly slope gradient of waterway. Therefore, slope gradient of waterway and location of the dams along waterway could be taken into consideration for enhancing their effectiveness in amount of sediment trapping and type of sediment material. Construction of these dams with lower porosity such as masonry check dams in lower parts of waterways is necessary to trapping fine sediment particles as well as preventing the pollution of surface runoff.چکیده<br />سابقه و هدف: بندهای حفاظت خاک به منظور کاهش شدت جریان آب، نگهداشت رسوب و پایش آن، کاهش دبی اوج سیلاب-ها، افزایش زمان تمرکز حوضه و اصلاح نیمرخ طولی در آبراههها احداث میشوند. بندهای سنگیتوری سازههای متخلخلی هستند، آنها غالباً در بسیاری از حوزههای آبخیز ایران در مناطقی که دارای سدهای مخزنی آب هستند و فرسایش آبی در زمین-های بالادست به شدت رخ میدهد، ایجاد میشوند. عوامل مختلفی از جمله مکان احداث بند در طول آبراهه، شیب آبراهه، مساحت زهکشی هر بند و اندازه ذرات خاک حوزه بر عملکرد بندهای سنگیتوری مؤثر است. تاکنون کارایی بندهای سنگی-توری در رسوبگیری ذرات خاک در حوزههای آبخیز منطقه نیمهخشک مورد بررسی قرار نگرفته است. این پژوهش با هدف بررسی عملکرد بندهای سنگیتوری و نقش عوامل مختلف در انباشت رسوبات و توزیع اندازه ذرات در حوزه آبخیز منطقه نیمه خشک در غرب ایران انجام گرفت. <br />مواد و روشها: در این پژوهش 11 بند سنگیتوری با اسامی G1 (در پایینترین قسمت آبراهه) تا G11 (در بالاترین قسمت آبراهه) در حوزه آبخیز رزین واقع در شمال شهر کرمانشاه طی سال 1396 مورد بررسی قرار گرفت. نمونهبرداری رسوب از سه مکان واقع در پشت هر بند از عمق صفر تا 20 سانتیمتری صورت گرفت. سپس ویژگیهای فیزیکی رسوبات و خاک حوزه آبخیز شامل درصد ذرات شن، سیلت و رس تعیین شد. دانهبندی ذرات شن با جداسازی ذرات از طریق الکهای مربوطه و شستشوی ذرات روی هر الک و دانهبندی ذرات سنگریزه و قلوهسنگ با جداسازی ذرات به روش وزنی اندازهگیری شد. حجم رسوب پشت بند با اندازهگیری ارتفاع و مساحت مکان رسوبگذاری محاسبه شد. مساحت حوزه زهکش هر بند از طریق پیمایش زمینی و استفاده از تصاویر گوگل ارث به دست آمد. شیب حوزه زهکش هر بند از طریق شیب آبراهه بهدست آمد.<br />یافتهها: نتایج نشان داد که عملکرد بندهای سنگیتوری در تلهاندازی رسوب در بخشهای مختلف آبراهه متفاوت است. بندهایی که در بالادست آبراههها قرار داشتند نسبت به بندهای پایین دست از مقدار شن بیشتر اما رس و سیلت کمتری برخوردار بودند. همچنین، مقدار شن در رسوب پشت بندها نسبت به خاک حوزه بیشتر بود. بررسی دانهبندی ذرات شن نشان داد بیشترین ذرات تهنشین شده در پشت بندها مربوط به ذرات به اندازه 1 تا 2 میلیمتر بود و فراوانی ذرات با قطر 053/0 تا 075/0 میلیمتر کمترین بود. ذرات با قطر 2 تا 75/4 میلیمتر بیشترین سهم ذرات درشت رسوب (سنگریزه) را شامل میشوند در صورتی که سهم ذرات بزرگتر با قطر 37/9 تا 5/12 کمترین بود. همچنین، از بین عوامل مختلف، شیب آبراهه بر مقدار رسوب پشت بندها تأثیر معنیداری داشت.<br />نتیجهگیری: توزیع ذرات رسوب در پشت بندهای سنگیتوری به دلیل موقعیت قرارگیری بندها در طول آبراهه تغییر میکند. بندهای سنگیتوری واقع در بالادست آبراهه نقش مهمی در ترسیب مواد درشت دانه دارند. افزایش شیب و مساحت سطح زهکش هر بند سبب افزایش حجم رسوب پشت بندها میشود؛ بنابراین در احداث بندهای سنگیتوری، شیب آبراهه و اندازه ذرات خاک حوزه برای اثربخشی بیشتر این بندها در میزان و نوع رسوبگیری باید مورد توجه قرار گیرد. برای انباشت ذرات ریزتر و جلوگیری از آلودگی رواناب سطحی، احداث بندهایی با تخلخل کمتر در پاییندست بندهای سنگیتوری مانند بندهای سنگیملاتی لازم است.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5352_ca69da8da660ec54531e38d91feaeab9.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221Application of vegetation cover seasonality, temporal variation of rainfall erosivity and sediment yield for land utilization planningکاربرد دادههای چرخه فصلی پوشش گیاهی، رسوبدهی و فرسایندگی باران برای مدیریت بهرهبرداری اراضی217232535310.22069/jwsc.2021.18005.3362FAمحمود عرب خدریگروه حفاظت خاک، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی0000-0001-8712-939Xحسین اسدیگروه علوم خاک، دانشگاه تهرانفاطمه اسلامیدانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم خاک، دانشگاه گیلانزهرا گرامیدانشآموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم خاک، دانشگاه گیلانمجید وظیفه دوستاستادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه گیلانJournal Article20200607Introduction: Erosion, sediment yield (SY) as well as rainfall erosivity and vegetation cover show seasonality during a year. Basically, most SY occurs during high erosivity and poor soil cover periods. Therefore, in selecting crop and vegetation management programs at the basin level, it is necessary to underestand the temporal changes of erosivity and SY.<br />Materials and Methods: Two watersheds, Kasilian in Northern Alborz and Latyan in Southern Alborz were selected and their landuse maps were extracted. Then, spatiotemporal variations of NDVI for three hydrological years including dry, normal and wet years, were derived bimonthly form MODIS data. For estimating suspended sediment, we used a combination sediment rating curve and average daily discharge records. Erosivity factor, EI30, was calculated in the nearest gauging sites for both basins based on 1-minute interval rain records. Simultaneous to the NDVI, suspended SY and rainfall erosivity were computed. Then, based on the correlation of SY with erosivity and vegetation, the relationship was analyzed and finally, the appropriate time of exploitation for forests, rangelands and suitable crops with best ground cover during the erosion risk peaks was proposed. <br />Results and Discussion: In Kasilian, four main landuses were forest (97%), orchards, croplands and rangeland, and in Latyan, two landuses of rangeland (94%) and orchards were dominat. The average NDVI of Kasilian and Latyan was 0.67 was 0.13 respectively. However, the NDVI of similar landuses was measured to be about half and less in Latyan than Kasilian. For all landuses, NDVI reaches its lowest value in the colder months. Erosivity did not indicate a clear seasonal cycle, possibly due to occurring erosive storms even during the dry periods. The peaks of the SY did not occur at the same period of time in the studied years in Kasilian basin; while, for Latyan basin, the peaks were concurrent with snow melting and percipitation in the beginning of spring in all three years. In studied dry, normal and wet years, high negative correlations (-0.54, -0.45 and -0.85 respectively) were found between the NDVIs and SYs in Kasilian basin. In contrast, no significant correlation was observed between the two aforementioned factors in the studied years of Latyan basin. There was also no correlation between erosivities and basin SYs. Finally, according to the SY cycle, June and July were proposed as the best time for grazing of rangelands and exploiting the forests in Kasilian basin, and early June to September were proposed in the Latyan basin to minimize the risk of erosion. Due to the high sediment production in the Latyan basin, the number of livestock entering the area and the capacity of the grazing should be more closely monitored. From the point of view of erosion risk, summer Soybeans, Canola and Wheat and Barley, were introduced as suitable and spring Soybeans as unsuitable crops for Kasilian based on to their growth stages.<br />Conclusions: For soil conservation and management and sediment yield prevention, it is essential agricultural products and the time of exploitation of rangelands and forests be planned and managed based on the erosivity and sediment yield cycles in a way to limit soil erosion.سابقه و هدف: فرسایش خاک و رسوبدهی حوضهها و برخی از عوامل مؤثر بر آن نظیر فرسایندگی و پوشش گیاهی چرخه فصلی دارند. در سطح حوضهها، اصولا بیشترین رسوبدهی زمانی رخ میدهد که فرسایندگی بالا و پوشش خاک ضعیف باشد. بنابراین، در انتخاب برنامههای زمانی مدیریت زراعی و پوشش گیاهی در سطح حوضهها، آگاهی از تغییرات زمانی فرسایندگی و تولید رسوب ضروری است.<br />مواد و روشها: دو حوضه کسیلیان و لتیان بهترتیب در البرز شمالی و جنوبی انتخاب و نقشه کاربری اراضی آنها تهیه شد. سپس منحنی تغییرات شاخص گیاهی NDVI آنها در سه سال آبی خشک، مرطوب و متوسط با بررسی 138 تصویر MODIS استخراج گردید. بر اساس منحنی سنجه رسوب حد وسط دستهها و با اتکا به دبی روزانه، رسوبدهی روزانه محاسبه شد. عامل فرسایندگی باران (EI30) نیز از دادههای رگبار یکدقیقهای نزدیکترین ایستگاه باراننگار هر حوضه برآورد شد. درنهایت، رسوبدهی و فرسایندگی هم برای سه سال منتخب و هم برای طول دوره آماری برآورد گردید. بر اساس نمودارهای ترسیم شده و ضریب همبستگی رسوبدهی با فرسایندگی و پوشش گیاهی، روابط تحلیل شد و در انتها، زمان مناسب بهرهبرداری برای جنگل، مرتع و گیاهان زراعی مناسب که بتواند بهترین پوشش سطح زمین در دورههای اوج خطر فرسایش را ایجاد کند پیشنهاد گردید.<br />یافتهها: در کسیلیان، چهار کاربری جنگل (97 %)، باغ، زراعت و مرتع و در لتیان، دو کاربری مرتع (94 %) و باغ غالب هستند. متوسط NDVI کسیلیان 67/0 و لتیان 13/0 بهدست آمد. در کاربریهای مشابه، میانگین NDVI لتیان در مقایسه با کسیلیان تقریباً نصف و کمتر اندازهگیری شد. در هر دو حوضه، برای تمام کاربریها، NDVI در ماههای سرد سال به کمترین حد خود میرسد. فرسایندگی، چرخه فصلی روشن و مشخصی نشان نداد که احتمالاً بهدلیل وقوع رگبارهای فرساینده حتی در دورههای خشک سال است. ازنظر رسوبدهی در حوضه کسیلیان، زمان اوج سه سال باهم یکسان نبود. درحالیکه اوج رسوبدهی هر سه سال در حوضه لتیان بدون تفاوت بارز زمانی در محدوده اوایل اسفند تا اوایل اردیبهشت همزمان با ذوب برف و بارشهای بهاری رخ داد. در حوضه کسیلیان، بین مقادیر شاخص گیاهی و رسوب تولیدی، همبستگی منفی بالایی در هر سه سال آبی خشک (54/0-)، متوسط (45/0-) و مرطوب (85/0-) مشاهده شد. در مقابل در حوضه لتیان، بین شاخص گیاهی و مقدار رسوب تولیدی در هیچیک از سه سال، همبستگی معنی-داری مشاهده نشد. همچنین، هیچگونه رابطهای بین فرسایندگی ایستگاهها و رسوبدهی خروجی حوضهها مشاهده نشد. درنهایت، بر اساس چرخه زمانی رسوبدهی، بهترین زمان چرای مراتع و بهرهبرداری از جنگل در حوضه کسیلیان، ماههای خرداد و تیر و در حوضه لتیان، اواسط خرداد تا اواخر شهریورماه پیشنهاد شد تا کمترین خطر فرسایش خاک را در پی داشته باشد. در حوضه لتیان بهدلیل رسوبزایی بالا، باید بر تعداد دام ورودی به منطقه و رعایت ظرفیت چرا نظارت بیشتری بشود. از دیدگاه خطر فرسایش و با توجه به مراحل رشد گیاهان زراعی، سویا تابستانه، کلزا و گندم و جو گیاهانی مناسب منطقه و سویا بهاره محصولی نامناسب معرفی شد. <br />نتیجهگیری: برای مدیریت و حفاظت خاک و جلوگیری از تولید رسوب در هر منطقه و حوضه آبخیز، ضروری است برنامه کاشت، داشت و برداشت محصولات کشاورزی و زمان بهرهبرداری از مرتع و جنگل بر مبنای چرخه فرسایندگی و رسوبدهی و به گونه ای انتخاب شود که کمترین فرسایش خاک رخ دهد.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5353_a0d705e08c07e52e4b4b23681a0e8425.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221Investigation of water productivity in sub-irrigated planter system at different levels of water salinity (Case study: Basil plant)بررسی بهرهوری آب در آبیاری زیرسطحی گلدانی با سطوح مختلف شوری آب (مطالعه موردی گیاه ریحان)233247535410.22069/jwsc.2020.17894.3355FAمرجان وهابی مشهورگروه آبیاری و زهکشی پردیس ابوریحان، دانشگاه تهرانمحمود مشعلگروه آبیاری و زهکشی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهرانسید ابراهیم هاشمی گرم درهدانشگاه تهران- پردیس ابوریجان- گروه آبیاری و زهکشیمریم وراوی پورگروه ابیاری و زهکشی - پردیس ابوریحان- دانشگاه تهرانحامد ابراهیمیانپردیس کشاورزی دانشگاه تهران کرجJournal Article20200616Background and Objectives: Due to the population increase and growing need for food production development in cities and to improve urban agriculture through urban greenhouses, there is an urgent requirement to provide optimal subsurface irrigation methods. Optimal irrigation methods mean methods that reduce water consumption and allow the use of lower quality water for irrigation while maintaining product quality. There are different methods for subsurface irrigation in greenhouses, for example there are some hydroponic methods which need special equipment and many studies have been conducted on them. In this research, performance of a new sub-irrigated planter method (SIP) for panting basil plant in two seasons in a greenhouse, in term of water productivity was evaluated and compared with conventional surface irrigation. <br />Materials and Methods: In SIP system, plant was planted in pot and a water reservoir (saturated gravel reservoir) was prepaid below the growing medium in pot (bottom of pot) to provide the water for plants through capillary action in growing medium (upper part of pot). Variable parameters to study were: depth of growing medium (D1: 50 cm and D2: 30 cm), Type of growing medium: (clay loam + cocopeat + perlit (SC) and cocopeat + perlit (C)) and three irrigation salinity levels (1.2, 3.5 and 5 dS.m-1: basil tolerance to irrigation water salinity: 1.5 dS.m-1); which were compared in both SIP and surface systems. <br />Results: All SIP-C treatments had considerably higher water productivity in 5% statistical level compared to surface treatments which proved the superiority of C growing medium to be used in SIP systems in order to increase water productivity in a greenhouse. Considering optimum depth, water productivity in SIP-SC-D1 was not meaningfully higher than SIP-SC-D2; although in SIP-C, all D2 treatments had considerably higher water productivities than D1s. As a result it is recommended to use lower depth of growing medium while using C growing medium in SIP systems. Increasing irrigation water salinity level did not affect the fresh yield weight in SIP systems; although the salinity level was remarkably high in surface layers of SIP pots unlike the higher salinity layers observed at bottom of surface pots; which shows the need to monitor the growing medium salinity levels during growing season and applying the leaching between growing seasons when necessary in SIP systems. <br />Conclusion: This study showed that sub-irrigated planter method while is a very simple method and has no need to complex technology and expensive equipment and installation, significantly reduces the amount of water required for irrigation and also is able to compete with conventional surface irrigation systems. Therefore this method can be used as conservative system to save both water and soil as an agricultural goal and keep the productivity in high levels.سابقه و هدف: امروزه با توجه به نیاز رو به رشد توسعهی تولید مواد غذایی در شهرها و نیز به منظور بهبود کشاورزی شهری از طریق گلخانههای شهری، نیاز به ارائهی روشهای آبیاری زیرسطحی بهینه میباشد. منظور از روشهای بهینه، روشهایی است که باعث صرفهجویی در مصرف آب شده و امکان استفاده از آبهای با کیفیت پایینتر را ضمن حفظ کیفیت محصولات فراهم کنند. روشهای متعددی برای آبیاری زیرسطحی در گلخانهها وجود دارند مانند برخی روشهای هیدروپونیک که نیاز به تجهیزات ویژهای داشته و تاکنون مطالعات بسیاری بر روی آنها انجام شده است. در این پژوهش کاربرد روش نوین آبیاری زیرسطحی گلدانی(SIP ) برای کاشت ریحان در دو فصل کشت در محیط گلخانه، از نظر تاثیر بر بهرهوری آب، مورد ارزیابی و مقایسه با سیستم متداول آبیاری سطحی قرار گرفت. <br />مواد و روشها: در سیستم زیرسطحی گلدانی، گیاهان در گلدان کاشته شده و مخزن تامین آب (محیط اشباع تشکیل شده از شن و گراول) در زیر بستر کشت این گلدان (قسمت پایینی گلدان) ایجاد میشود تا از طریق نیروی مویینگی در بستر کشت (قسمت بالایی گلدان)، آب در اختیار گیاهان قرار گیرد. پارامترهای متغیر مورد مطالعه، عمق بستر در گلدان (30 و 50 سانتی متر:D2 وD1)، نوع بستر در گلدان (خاک لومی + کوکوپیت + پرلیت(SC) و کوکوپیت + پرلیت(C)) و سه سطح شوری آب آبیاری(1.2، 3.5 و 5 دسیسیمنز بر متر: آستانه ریحان به شوری آب آبیاری 1.5 دسیسیمنز بر متر) بودند که در هر دو سیستم زیرسطحی گلدانی و آبیاری سطحی( به عنوان شاهد) اعمال و مورد مقایسه قرار گرفتند.<br />یافتهها: تمامی تیمارهای SIP-C دارای مقادیر بهرهوری آب بالاتری نسبت به تیمارهای سطحی شاهد آنها در سطح آماری 5% بودند که نشان دهندهی برتری استفاده از این محیط کشت (C) برای افزایش بهرهوری آب در گلخانهها هنگام استفاده از روش SIP است. در رابطه با عمق بهینه، بهرهوری آب تیمارهای SIP-SC-D1 نسبت به تیمارهای SIP-SC-D2 تفاوت معناداری نداشت ولی در مورد گروه SIP-C، تیمارهای D2 نسبت به D1 بهرهوری آب بیشتری به صورت قابل توجه داشتند، در نتیجه استفاده از عمق کمتر کشت در صورت کاربرد محیط کشت C در روش SIP در گلخانه، توصیه میشود. افزایش سطح شوری آب آبیاری تاثیری در مقدار محصول در سیستمهای SIP نداشت، اگرچه مقدار شوری در لایههای سطحی گلدانهای SIP بر خلاف سیستمهای سطحی که سطح شوری در ته گلدان بالا بود، بسیار قابل توجه بود که نیاز به بررسی سطوح شوری در طول فصل کشت و انجام آبشویی در بین فصلهای کشت هنگام کاربرد روشSIP را نشان میدهد.<br />نتیجهگیری: این تحقیق نشان داد، روش آبیاری نوین زیرسطحی گلدانی در عین سادگی و عدم نیاز به تجهیزات گرانقیمت و نصب پیچیده، به طور قابل توجهی آب مورد نیاز برای آبیاری را نیز کاهش میدهد و توانایی رقابت با سیستمهای آبیاری سطحی متداول را نیز دارد. بنابراین این روش ضمن حفاظت آب و خاک که یکی از اهداف کشاورزی میباشد، دارای کارایی لازم برای افزایش بهرهوری تولیدات کشاورزی نیز میباشد.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5354_8aed0e7fc0d8df3d42cf65aeb6d61b2b.pdfدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانمجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک2322-206927520201221The Comparing of Infiltration Models through Parameters Uncertainty Analysis into Two Types of Soil Textureمقایسه مدلهای نفوذ آب با تکیه بر تحلیل عدم قطعیت پارامتر در دو نوع بافت خاک249262535510.22069/jwsc.2021.17193.3266FAابراهیم علی نیاعلوم و مهندسی آب،دانشکده کشاورزی،دانشگاه بیرجند،بیرجند،ایرانمحسن پوررضا بیلندیدانشگاه بیرجند گروه مهندسی آبعباس خاشعی سیوکیعضو هیات علمی دانشگاه بیرجندJournal Article20191018Background and objectives: One of the main important strategies can be achieved to preserve the water resources is the optimal use of water in the agricultural sector. Water infiltration as a key component of water resource plays a significant role in this challenging problem. Water permeability in soil strongly depends on environmental factors, climatic conditions, latitude and soil characteristics, and has high spatial variability. The various simulation models are used to predict the amount of water infiltration in the soil. there have been a lot of research on the estimation of water infiltration models in the soil, which has been studied in the public only to study the models of infiltration and influence only one of the effective factors on infiltration. The proper prediction of the infiltration and the uncertainty assessment of these models through GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation) algorithm, considering the region conditions and the combined effect of several factors affecting the infiltration process, is main aim of this study. <br /><br />Materials and methods: Their measurement is conducted in one of the farms of the county in Roshtkhar. The required measurements through double cylindrical method were carried out in three iterations and in two different soil textures, sandy loam and clay loam. In this research, the uncertainty assessment was performed by four models of Kostiakov, SCS, Philip and Horton infiltration. Uncertainty prediction of these four models through GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation) algorithm was used in the MATLAB programming environment, with 100,000 iterations. GLUE mapped all sources of uncertainty into parameter uncertainty. Moreover GLUE conceptual simplicity and it flexibility has led to this method being considered as one of the most applied methods in the uncertainty evaluation in other sciences in last decade studies. Here one percent of best simulations were selected to define the 95percent prediction uncertainty. Hence posterior distribution of each model parameters is plotted and assessed.<br />Results: In order to quantify the results of uncertainty, four indicators "the percentage of data placement measured in the desired confidence ranges, the bandwidth of the simulated data in the desired confidence range, the degree of asymmetry of the simulated data in the desired confidence range", which is briefly depicted in letters" P, d, s, and T ", respectively. The results showed that the parameters of the Kostiakov model in both soil texture with a value of P greater, d less, s between zero and 0.5 And T between zero and one show more certainty, so that the values of these indicators in sandy loam soils equal to 100, 0.378, 0.055 and 0.388 respectively, and in clay loam soils In 100, 0.519, 0.147 and 0.558 respectively.<br /><br />Conclusion: According to the four P, d, s, and T indices, it was found that the paramteres of Kostiakov model has more certainty than other model parameters, which can be considered as an appropriate model.سابقه و هدف: یکی از مواردی که در حفظ منابع آبی کشور میتوان انجام داد مصرف بهینهی آب در بخش کشاورزی و جلوگیری از هدررفت آبهای سطحی میباشد. یکی ازمؤلفههایی که در این امر نقش بسزایی دارد مسئلهی نفوذ آب در خاک است. نفوذ پذیری آب در خاک به شدت به عوامل محیطی، شرایط آب و هوایی، عرض جغرافیایی و مشخصات خاک بستگی دارد و دارای تغییر پذیری مکانی بالایی است. محققین مختلف از مدلهای مختلفی برای پیش بینی مقدار نفوذ آب در خاک استفاده میکنند که پیش بینی درست مقدار نفوذ و شناخت میزان خطا و عدم قطعیت هر یک از این مدلها با توجه به شرایط هر منطقه، امری ضروری است. تحقیقات زیادی در مورد برآورد کارایی مدلهای نفوذ آب در خاک انجام شده است، که در عموم این تحقیقات، صرفاً به بررسی مدلهای نفوذ و تأثیر قرار دادن فقط یکی از عوامل مؤثر بر نفوذ، پرداخته شده است. به این منظور هدف از این تحقیق، ارزیابی مدلهای نفوذ و تحلیل عدم قطعیت این مدلها با الگوریتم GLUE، با توجه به شرایط منطقه و تأثیر قرار دادن توأمان چند عامل مؤثر بر فرآیند نفوذ، میباشد. <br />مواد و روشها: در این تحقیق، اندازهگیری مقدار نفوذ در یکی از مزارع شهرستان رشتخوار در سه تکرار آزمایش و در دو بافت خاک لوم شنی و لوم رسی با استفاده از روش استوانهی مضاعف انجام شد. ارزیابی و تحلیل عدم قطعیت روی چهار مدل نفوذ کاستیاکف، SCS، فیلیپ و هورتون صورت گرفت. برای تعیین عدم قطعیت این چهار مدل، از الگوریتم GLUE در محیط برنامه نویسی متلب استفاده گردید به این صورت که با اتصال این مدلهای نفوذ به GLUE، با 100000 تکرار، شبیه سازی انجام شد. یک درصد از بهترین شبیه سازیهای انجام شده (1000 تکرار آن) به عنوان بهترین شبیه سازیها انتخاب شدند. با رسم توزیع پسین پارامترها و رسم محدودهی اطمینان 95 درصد خروجی شبیه سازی شده، عدم قطعیت پارامترهای مدل تعیین شد. <br />یافتهها: به منظور کمی سازی نتایج عدم قطعیت، از معیارهای "درصد قرارگیری دادههای اندازهگیری شده در محدوده اطمینان مورد نظر، پهنای باند دادههای شبیه سازی شده در محدوده اطمینان مورد نظر و دو معیار درجه عدم تقارن دادههای شبیه سازی شده در محدوده اطمینان مورد نظر" که به اختصار به ترتیب با حروف " P، d، s و T " نمایش داده شده است، استفاده شد نتایج نشان داد که پارامترهای مدل کاستیاکف در هر دو بافت خاک با مقدار P بیشتر، d کمتر، s بین صفر و 5/0 و T بین صفر و یک، عدم قطعیت کمتری را نشان می-دهند به طوریکه مقدار این شاخصها به ترتیب در خاک لوم شنی برابر با 100، 378/0، 055/0 و 388/0 و در خاک لوم رسی برابر با 100، 519/0، 147/0 و 558/0 به دست آمد.<br />نتیجه گیری: با توجه به چهار معیار P، d، s و T ملاحظه شد که پارامترهای مدل کاستیاکف قطعیت بیشتری نسبت به پارامترهای سایر مدل ها برخوردار بود که میتوان این مدل را به عنوان یک مدل مناسب در نظر گرفت.https://jwsc.gau.ac.ir/article_5355_1108d775a8e019d8f20f32a5350e36da.pdf