موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 The influence of land surface temperature (LST) on estimated actual evapo transpiration تاثیر به‌کارگیری الگوریتم‌های مختلف دمای سطح زمین در برآورد مقادیر تبخیر-تعرق واقعی 2701 2720 92087 10.22059/ijswr.2022.351202.669396 FA آرین حیدری مطلق گروه آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشگاه شهید چمران اهواز 0000-0002-5087-2224 علی حیدر نصرالهی دانشگاه لرستان- استادیار گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی 0000-0002-6142-9527 شادمان ویسی موسسه تحقیقات خاک و آب، بخش آبیاری و فیزیک خاک، کرج 0000-0003-1477-5221 مجید شریفی پور استادیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان. لرستان، ایران. 0000-0001-6268-0265 Journal Article 2022 11 15 The remote sensing technique is a suitable method for estimating actual evapotranspiration (ETa) at the large-scale due to spatial and temporal resolution. The present study aims to assess the ETa using the SEBAL and different algorithms to survey the effect of the LST and their impact assessment on the ETa fluctuation. Field measurement, including canopy temperature and the volume of inflow and outflow of water consumption was done based on lysimeters during 2018-2019. After the necessary pre-processing on the satellite images, the Land Surface Temperature (LST) was estimated using Planck's and split window algorithms. The result showed that the performance of Split window was better than to the Planck algorithm. Also, ETa was estimated by the SEBAL algorithm based on two temperature scenarios including the Planck and split window. The results showed, the cold pixel of SEBAL algorithm had compliance with the Lysimetric measurement. Moreover, the cold pixel of the split window algorithm with RMSE=0.56, NRMSE=0.084 and NS=0.992 (mm/day) had the highest consistency with the lysimeter data. Also, the rMBE index of the split window algorithm was associated with underestimation in the range of -4.07 to -3.22%, while the Planck function algorithm fluctuated with overestimation in the range of 4.76 to 12.65%. This research has been verified to the cold pixel of satellite for crop with no stress conditions and for better investigation at crop stress condition, precise instruments are needed. یکی از روش‌‌های مناسب به‌منظور برآورد تبخیر-تعرق واقعی، استفاده از فن سنجش از دور است که به دلیل پوشش مکانی و زمانی مناسب، گزینه خوبی برای اندازه‌‌گیری‌‌ در سطح گسترده به حساب می‌آید. هدف از پژوهش حاضر، برآورد تبخیر-تعرق واقعی با استفاده از الگوریتم سبال و به کارگیری الگوریتم‌های تابع پلانک و پنجره مجزا برای محاسبه تاثیر پارامتر دمای سطح و مقایسه روش‌‌های مختلف برآورد دمای سطح و مشاهده تاثیر آن بر مقادیر تبخیر-تعرق واقعی است. برای این منظور، اطلاعات میدانی شامل دمای پوشش سبز در سطح مزرعه و اندازه‌‌گیری حجم آب ورودی و خروجی در مقیاس لایسیمتر‌‌ درمزرعه تحت کشت یونجه در سال زراعی 99-1398 همزمان با روزهای گذر‌‌ ماهواره لندست 8 برفراز محدوده مطالعاتی در نقاط از قبل تعیین شده در سطح مزرعه برداشت شد. پس از انجام پیش پردازش‌‌های لازم روی تصاویر ماهواره‌‌ای، ابتدا با استفاده از باند‌های حرارتی و دو الگوریتم پنجره مجزا و تابع پلانک، دمای مزراع تخمین زده شد. نتایج نشان داد در هر گذر با دمای پوشش گیاهی اندازه‌‌گیری شده با استفاده از دماسنج مادون قرمز، الگوریتم پنجره مجزا مقادیر همبستگی بالاتری نسبت به روش تابع پلانک به میزان 68 تا 80 درصد داشت. در مرحله بعد به برآورد تبخیر-تعرق با استفاده از الگوریتم سبال تحت دو سناریوی دمای تابع پلانک و پنجره مجزا پرداخته شد. مقایسه نتایج تبخیر-تعرق واقعی محاسبه شده با لایسیمتر نشان داد که پیکسل سرد بیشترین انطباق را با نحوه آبیاری در لایسیمتر دارد، که پیکسل سرد حاصل از الگوریتم پنجره مجزا با میلی‌‌متر در روز 56/0RMSE=، 084/0nRMSE= و 992/0NS=، بیشترین مطابقت را با داده‌‌های لایسیمتر دارد. همچنین بر اساس شاخص rMBE الگوریتم پنجره مجزا با کم‌‌برآوردی در بازه 07/4- تا 22/3- درصد بوده در حالیکه الگوریتم تابع پلانک با بیش‌‌برآوردی در بازه 76/4 تا 65/12 درصد در نوسان بوده است. این بررسی فقط اختصاص به پیکسل سرد ماهواره با شرایط بدون تنش آبی بوده و برای بررسی‌‌های بیشتر نیازمند ابزار دقیق می‌‌باشد. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92087_b40488f3e2a51fbc643516bbdb13827d.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 Evaluating modified Organoclays using Magnetite Nanoparticles and Bacterial Exopolysaccharide and their Effects on Urease, Phosphatase, and Dehydrogenase Soil Enzymes ارزیابی رس‌های اصلاح‌شده با نانوذرات مگنتیت و اگزوپلی ساکارید باکتریایی و تاثیر آن‌ها بر فعالیت آنزیم‌های اوره‌آز، فسفاتاز و دهیدروژناز خاک 2721 2738 92088 10.22059/ijswr.2022.348435.669358 FA محبوبه ابوالحسنی زراعتکار گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران. 0000-0001-6697-8464 امیر لکزیان گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. Journal Article 2022 09 09 Soil enzymes are involved in processes such as decomposition of organic matter, food chain cycle, and degradation of contaminants. Therefore, it is very important to protect activity and stability of soil enzymes. This research was conducted at Ferdowsi University of Mashhad in 2017. In the present study, two types of organo-montmorillonites were produced by intercalating montmorillonite with magnetite nanoparticles and with an exopolysaccharide. The properties of the produced organoclays were studied using XRD and scanning electron microscopy (SEM). Effects of application of organo-montmorillonites to the soil on activities of urease, phosphatase, and dehydrogenase were investigated. The experiments were carried out using the completely randomized design with factorial arrangement employing four clay types (montmorillonite, NMM or montmorillonite intercalated with magnetite nanoparticles, ENMM or montmorillonite intercalated with both the exopolysaccharide and magnetite nanoparticles, and the control) at five durations (1, 3, 7, 14, and 21 days) with three replications. SEM images revealed that the best morphological changes happened in ENMM. Morphology images of this organoclay showed that it had small layers with abundant pores, the exopolysaccharide surfactant completely separated the clay layers and created abundant pores thus preventing nanoparticle aggregation. Results of the statistical analysis indicated that adding MM, NMM, and ENMM to the soil increased urease activity by 1.4-, 1.5-, and 3-fold, respectively. Moreover, activity levels of phosphatase enzyme increased by 1.1-, 1.3-, and 1.5-fold when MM, NMM, and ENMM were added to the soil, respectively and dehydrogenase activity increased by 1.1-, 1.2-, and 1.3-fold when MM, NMM, and ENMM were applied to the soil, respectively. Results indicated that the change in the soil environment surrounding the enzymes with the exopolysaccharide surfactant and magnetite nanoparticles increased activity and stability of enzymes in soil during the 21-day incubation period. آنزیم‌های خاک در فرایندهایی نظیر تجزیه مواد آلی، چرخه عناصر غذایی و تجزیه آلاینده‌ها نقش مهمی دارند. بنابراین حفظ فعالیت و پایداری آنزیم‌ها در خاک از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این پژوهش در سال 1397 در آزمایشگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. در این مطالعه دو نوع رس مونتموریلونیت تغییر یافته با نانوذرات مگنتیت و اگزوپلی ساکارید تهیه شدند. خصوصیات رس‌های تهیه شده با کمک دستگاه‌های پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. سپس تاثیر افزودن رس‌های مونتموریلونیت تغییر یافته بر فعالیت آنزیم‌های اوره‌آز، فسفاتاز و دهیدروژناز بررسی شد. آزمایش‌‌های فوق در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل شامل چهار نوع رس (مونتموریلونیت، مونتموریلونیت تغییر یافته با نانوذرات مگنتیت، مونتموریلونیت آلی شده با اگزوپلی‌ساکارید و نانوذرات مگنتیت و شاهد) در پنج زمان (1، 3، 7، 14 و 21 روز) با سه تکرار انجام شد. در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بهترین تغییرات مورفولوژی مربوط به رس تغییر یافته با مجموع سورفکتانت اگزوپلی‌ساکارید و نانوذرات مگنتیت بود، سورفکتانت اگزو‌پلی‌ساکارید لایه‌های رس را بطور کامل از هم باز و تخلخل‌های فراوانی در آن ایجاد و از تجمع نانوذرات نیز جلوگیری کرد. بر اساس نتایج حاصل از آنالیز آماری میزان فعالیت آنزیم اوره‌آز با افزودن رس مونتموریلونیت به خاک 4/1 برابر، رس تغییر یافته با نانوذرات مگنتیت 5/1 برابر، رس تغییر یافته با اگزوپلی‌ساکارید و نانوذرات مگنتیت 3 برابر افزایش یافت. همچنین میزان فعالیت آنزیم فسفاتاز با افزودن رس مونتموریلونیت به خاک 1/1 برابر، رس تغییر یافته با نانوذرات مگنتیت 3/1 برابر، رس تغییر یافته با اگزوپلی‌ساکارید و نانوذرات مگنتیت 5/1 برابر افزایش نشان داد و میزان فعالیت آنزیم دهیدروژناز با اضافه کردن رس مونتموریلونیت به خاک 1/1 برابر، رس تغییر یافته با نانوذرات مگنتیت 2/1 برابر، رس تغییر یافته با اگزوپلی‌ساکارید و نانوذرات مگنتیت 3/1 برابر افزایش نشان داد. بنابراین با توجه به نتایج مشاهده شد که ایجاد تغییرات در محیط اطراف آنزیم‌ها با سورفکتانت اگزوپلی ساکارید و نانوذرات مگنتیت باعث افزایش پایداری و فعالیت آنزیم‌ها در محیط خاک در مدت زمان 21 روز انکوباسیون شد. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92088_dc2ee2a5add7154447a4644326e33386.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 Evaluation of three data mining methods to estimate reference evapotranspiration in Zanjan province ارزیابی سه روش داده‌کاوی برای تخمین تبخیرتعرق مرجع در استان زنجان 2739 2757 92089 10.22059/ijswr.2023.352890.669419 FA آزاده صداقت گروه خاکشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه گیلان، رشت، ایران 0000-0002-5527-985X نیاز علی ابراهیمی پاک* دانشیار بخش آبیاری و فیزیک خاک، مؤسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران 0000-0001-7754-2535 آرش تافته استادیار، بخش آبیاری و فیزیک خاک، موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران 0000-0002-1291-506X سیدنرگس حسینی محقق، بخش آبیاری و فیزیک خاک، موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران. Journal Article 2022 12 24  <br /><strong>Introduction</strong><br />Reference evapotranspiration (ET0), a complex hydrological variable affecting crop water requirements and irrigation scheduling, is defined by a number of climatic factors that have an impact on water and energy balances. On the basis of accurate climatic data, conventional methods for calculating ET0 include a variety of empirical approaches. But there are a lots of locations where different climatic information might not be available for ET0 estimation.<br /><strong>Objective:</strong><br />The objective of this study is to evaluate different data mining methods to estimate ET0 with limited meteorological data. This study aims to answer the question: can reference evapotranspiration be estimated without reducing accuracy, regardless of the availability of all variables? In this research, the accuracy of data mining methods in estimating ET0 with respect to the plant water demand system (FAO Penman-Monteith standard method) was evaluated<br /><strong>Materials and methods:</strong><br /> Data such as sunshine hour, air temperature, wind speed, and relative humidity from thirteen climatology stations in the Zanjan province over a ten-year period (2010-2021) were collected. The ET0 was calculated using the FAO56 Penman-Mantith method on a daily time scale (as refrence method) and the estimated values obtained by data mining methods (Artificial Neural Network (ANNs), Random Forest (RF) and Support Vector Machine (SVM)) were evaluated. The data from each station were divided into two sets: training (two-thirds of the data) and testing (one-third of the data) in order to calibrate and validate the proposed methods. Finally, based on NRMSE, RMSE, MBE, and EF criteria, the generalizability of the aforementioned methods for estimating ET0 was examined.<br /><strong>Results and discussion:</strong><br /> According to the results, ANNs performed better than SVM and RF methods. The mean values of, RMSE, EF and NRMSE criteria for the ANNs method in the training and testing steps were 0.49, 0.94 and 0.14, respectively. The mean values of these criteria for RF method in the training step were 0.49, 0.94 and 0.14 and in the testing step was 0.52, 0.94 and 0.15, respectively. The mean values of these criteria for the SVM method for both (training and testing) steps were 0.52, 0.94 and 0.15, respectively.<br />The average air temperature is the most significant and effective parameter to estimate ET0, according to more than 92 percent (12 stations) of the results obtained from two ANNs and RF methods. The sunshine hours is the second-most crucial and useful input in estimating ET0, according to more than 84 percent (11 stations) of the results. As a result, using four meteorological variables such as average air temperature, average relative humidity, wind speed, and sunshine hours as input, excellent performance can be achieved. The NRMSE values obtained from ET0 estimation did not exhibit regular variations with the average values of parameters (temperature, humidity, wind speed, sunshine hours, slope percentage).<br />Conclusion: It was found that the average air temperature was the most crucial and useful parameter as a result of the sensitivity analysis of the ANNs method and the Predictor Importance of the RF method. According to the current study, Pari and Zanjan stations outperformed than the other stations in Zanjan province, probably due to their plainer conditions. The results of the current study will help to estimate ET0 for semi-arid climates where ET0 is critical for agricultural water resource management. تبخیرتعرق مرجع (ET0) یک متغیر هیدرولوژیکی پیچیده است که براساس متغیرهای هواشناسی مختلف که بر تعادل آب و انرژی تأثیر می‌گذارند، تعریف می‌شود. به‌‌طور معمولET0  با روش‌‌های تجربی مختلف برمبنای داده‌‌های اقلیمی دقیق محاسبه می‌‌شود. هدف از این مطالعه ارزیابی روش‌های مختلف داده کاوی که شامل شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANNs)، جنگل تصادفی (RF) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) می‌‌باشد جهت تخمین ET0 با حداقل ورودی‌های هواشناسی است. در این مطالعه، مدل FAO-56 Penman-Monteith (FPM) به‌‌عنوان مدل استاندارد در نظر گرفته شد. داده‌‌های هواشناسی استفاده شده در این پژوهش از 13 ایستگاه استان زنجان در دوره زمانه ده ساله (1399-1389) می‌‌باشد. نتایج نشان داد که روشANNs  بهتر از دو روش SVM و RF عمل کرد. میانگین مقادیر آماره-های RMSE، EF  و NRMSE برای روش ANNs در هر دو مرحله آموزش و آزمون برابر و به‌‌ترتیب برابر است با 49/0، 94/0 و 14/0 به دست آمد. مقادیر میانگین آماره‌‌های مذکور برای روش RF در مرحله آموزش برابر با 49/0، 94/0 و 14/0 و در مرحله آزمون برابر با 52/0، 94/0 و 15/0 بود. همچنین مقادیر میانگین این آماره‌‌ها برای روشSVM  در هر دو مرحله آموزش و آزمون برابر و به‌‌ترتیب برابر است با 52/0، 94/0 و 15/0 شد. بیش از 92 درصد (12 ایستگاه) نتایج بدست آمده از دو روش ANNs و RF نشان دادند که میانگین دما مهم‌‌ترین و موثرترین پارامتر در تخمین  ET0می‌‌باشد. همچنین بیش از 84 درصد (11 ایستگاه) نتایج نشان دادند که ساعت آفتابی دومین ورودی مهم و موثر در در تخمین  ET0می‌‌باشد. بنابراین می‌‌توان عملکرد عالی را با استفاده از چهار متغیرهواشناسی (میانگین دما، میانگین رطوبت نسبی، سرعت باد و ساعت آفتابی) به‌‌عنوان ورودی با روش‌‌های ANNs، RF  و SVM به‌‌دست آورد. نتایچ پژوهش حاضر می‌‌تواند به تخمین ET0 برای مناطقی که مدیریت آب کشاورزی در آنجا ضروری می‌‌باشد، کمک کند. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92089_1839ff774fd4b3d6f56f4dce354b5cac.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 Evaluation of deficit irrigation scenarios at farm level using crop performance modeling in Midandoab plain ارزیابی سناریوهای کاهش مصرف آب در سطح مزرعه با استفاده از مدل‌سازی عملکرد محصول (مطالعه موردی دشت میاندوآب) 2759 2774 92090 10.22059/ijswr.2023.350372.669381 FA لیلا رادفرد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران 0000-0001-5424-3890 بهزاد حصاری گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و گروه پژوهشی محیط زیست، پژوهشکده مطالعات دریاچه ارومیه، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران. 0000-0001-8142-6238 وحید رضاوردی نژاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران. 0000-0002-1350-3227 جمال احمد آلی بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان غربی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج 0000-0003-3971-8661 Journal Article 2022 10 24  <br />Saving, optimizing water consumption, and improving productivity and efficiency indicators in agricultural sector are important and necessary. Miandoab region is of particular importance as a model of reducing consumption in order to conserve real water for the restoration of Lake Urmia. This research was conducted to evaluate water consumption reduction scenarios at the farm level using AquaCrop plant model in Miandoab region. For this purpose, the information on farms related to the sustainable agriculture project of Iran's Wetlands Protection Plan in Miandoab region was used. The data from the first year (the crop year 2016-2017) and the second year (the crop year 2017-2018) were used for model calibration and validation, respectively. The evaluation of statistical indicators shows the accuracy and high ability of the model in simulating grain yield. After the calibration and validation of the model, the irrigation planning scenarios were analyzed and evaluated in the form of reducing irrigation depth by 10, 20, and 30% for the conditions of the second year. The results of field measurements in 2017-2018 showed that the average irrigation depth and the applied irrigation (Irrigation + effective precipitation) for wheat were 405.44 and 580.44 mm respectively and mean grain yield was 8340 kg/ha, then irrigation water productivity and applied irrigation productivity were 2.27 and 1.52 kg/ , respectively. Also, the results of the study of deficit irrigation scenarios showed that the S₃ scenario (30% irrigation water reduction) will reduce only 10% crop yield and water productivity will increase from 1.53 to 1.72 kg/ . The values of water productivity indices were calculated using balance components and performance simulated by the model for each farm. In general, the results showed that it is possible to increase the grain yield of wheat and water productivity using AquaCrop model for proper and accurate irrigation planning and crop management improvement, in order to save and conserve water on a farm scale. صرفه‌‌جویی، بهینه‌‌سازی مصرف آب، ارتقای شاخص‌‌های بهره‌‌وری و راندمان‌ها در بخش کشاورزی امری مهم و ضروری است. منطقه میاندوآب به-عنوان الگوی کاهش مصرف جهت حفظ آب واقعی برای احیاء دریاچه ارومیه از اهمیت خاصی برخوردار است. این تحقیق با هدف ارزیابی سناریوهای کاهش مصرف آب در سطح مزرعه با مدل گیاهی AquaCrop در منطقه میاندوآب انجام گرفت. برای این منظور از اطلاعات مزارع مربوط به پروژه کشاورزی پایدار طرح حفاظت از تالاب‌‌های ایران در منطقه میاندوآب استفاده شد. اطلاعات سال اول (سال زراعی 96-1395) برای واسنجی مدل و سال دوم (سال زراعی 97-1396) برای صحت‌‌سنجی مدل به‌کارگرفته شد. ارزیابی شاخص‌‌های آماری نشان از دقت و توانایی بالای مدل در شبیه‌‌سازی عملکرد دانه دارد. پس از واسنجی و صحت‌‌سنجی مدل، سناریوهای برنامه‌‌ریزی آبیاری در قالب تغییر عمق آبیاری به میزان 10، 20 و 30 درصد کاهش برای شرایط سال دوم مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفت. مقادیر شاخص‌‌های بهره‌‌وری آب با استفاده از اجزای بیلان و عملکرد شبیه‌سازی‌شده توسط مدل برای هر یک از مزارع محاسبه گردید. نتایج اندازه‌‌گیری‌‌های مزرعه در سال 97-96 نشان داد که در شرایط موجود متوسط میزان آب آبیاری و آب کاربردی برای گندم به ترتیب 4/405 و 4/580 میلی‌‌متر، متوسط عملکرد دانه 8340 کیلوگرم در هکتار، بهره‌‌وری آب آبیاری و آب کاربردی به ترتیب 27/2 و 52/1 کیلوگرم بر مترمکعب است. همچنین نتایج حاصل از بررسی سناریوهای کم آبیاری نشان داد سناریوی S₃  ضمن کاهش 30 درصدی آب آبیاری می‌‌تواند عملکرد محصول را حدود 10 % کاهش داده و بهره‌‌وری آب را از 53/1 به 72/1 افزایش دهد. به‌طورکلی نتایج نشان داد می‌‌توان با برنامه‌‌ریزی مناسب و دقیق آبیاری به کمک مدل AquaCrop و بهبود مدیریت زراعی، عملکرد دانه گندم و بهره‌‌وری آب را افزایش داد و موجب صرفه‌‌جویی و حفظ آب در مقیاس مزرعه شد. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92090_5c5b481c89a6c18a0a2623a61d568502.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 Producing High-resolution Land Surface Temperature Maps Using Sentinel-2 Satellite Data in Isfahan تولید نقشه‌های دمای سطح زمین با قدرت تفکیک مکانی بالا از داده‌های ماهواره Sentinel-2، )مطالعه موردی: اصفهان) 2775 2791 92091 10.22059/ijswr.2023.350130.669385 FA محمدحسین تقی خانی گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران ، ایران 0000-0002-9437-9394 سمیه سیما گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران 0000-0001-5232-6756 ایمان رییسی دهکردی گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران. 0000-0002-9286-058X نعمت الله کریمی موسسه تحقیقات آب، وزارت نیرو ، تهران، ایران. 0000-0002-7896-4390 Journal Article 2022 10 30  <br />Monitoring land surface temperature (LST) using remote sensing data and examining its temporal and spatial variation is important in various studies such as environmental research, land use change, water resources management, and drought monitoring, especially at local scales. Remote sensing data can provide a long-term and continuous spatial coverage of LST. However, LST data retrieved from thermal infrared (TIR) band imagery have a coarser spatial resolution than surface reflectance (SR) data collected from shortwave bands on the same instrument. LST products with high spatial and temporal resolutions are not yet available. Therefore, several downscaling algorithms to produce high-resolution LST maps from sensors with appropriate temporal resolution have been developed recently. In this study, thermal sharpening of land surface temperature obtained from Sentinel-3 satellite images with a spatial resolution of 1 km and temporal resolution of less than 1 day was carried out using the PyDMS model and Sentinel-2 images to produce LST maps with a spatial resolution of 20 meters for Isfahan, Iran. PyDMS is a machine learning algorithm based on decision tree regression that relates the reflectance of high-resolution bands to the LST of the corresponding low-resolution image. The results of this model have been compared against the LST measurements at a depth of 5 cm in three meteorological stations including Isfahan Airport, Isfahan, and Kaboutarbad. Moreover, LST products of MODIS and Landsat-8 have been used to assess the consistency of the sharpened LSTs. The results show that the correlation coefficient is higher than 0.74 in all 3 stations and the RMSE error is equal to 6.7, 4.0 and 15.5 °C in Isfahan, Kabutrabad and the airport, respectively. Moreover, the spatial pattern of the sharpened LST is compatible with the spatial pattern of the LST products of Landsat 8, Sentinel 3 and MODIS. The findings of this study indicate the promising application of the PyDMS algorithm for producing LST maps with a spatial resolution of 20 meters and temporal resolution of fewer than 7 days, though bias correction using in situ LST can improve results. Production of LST maps with both high spatial and temporal resolutions is extremely useful for many practical applications such as soil and crop management practices, evapotranspiration estimation, and irrigation water management. پایش دمای سطح زمین با استفاده از فن‌آوری سنجش از دور و بررسی تغییرات زمانی و مکانی آن در مطالعات مختلفی نظیر تغییرات کاربری اراضی، کشاورزی و تشخیص خشکسالی به ویژه در مقیاس محلی اهمیت دارد. با این وجود در حال حاضر محصولات دمای سطح که از قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا برخوردار باشند در دسترس نیست. از این رو، استفاده از مدل‌های ریزمقیاس سازی به منظور تولید نقشه دمای سطح با قدرت تفکیک مکانی بالا از سنجنده‌های با قدرت تفکیک زمانی مناسب مورد توجه قرار گرفته‌ است.<br /> در این مطالعه، با استفاده از مدل PyDMS  و تصاویر سنتینل 2، ریزمقیاس نمایی دمای سطح زمین حاصل از تصاویر ماهواره‌ای سنتینل 3 انجام و نقشه دمای سطح زمین با قدرت تفکیک مکانی 20 متر در شهر اصفهان تولید و نتایج‌ حاصل از این مدل با داده‌های اندازه‌گیری زمینی دمای سطح در عمق 5 سانتی‌متری ایستگاه‌های هواشناسی صحت‌سنجی شد. نتایج نشانگر ضریب همبستگی بالاتر از 74/0 در هر 3 ایستگاه و خطای RMSE معادل 7/6، 0/4  و 5/15 درجه سلسیوس به ترتیب در سه ایستگاه اصفهان‌، کبوترآباد و فرودگاه به ترتیب معادل  می باشد. همچنین االگوی مکانی دمای سطح حاصل از این مدل با الگوی مکانی محصولات دمای سطح لندست 8، سنتینل 3 و مادیس تطبیق دارد. یافته‌های این پژوهش حاکی از امکان تولید نقشه‌های دمای سطح زمین با قدرت تفکیک مکانی 20متر و گام زمانی کمتر از هفته‌ای با استفاه از الگوریتم PyDMS و اعمال تصحیح اریبی با داده‌های زمینی است. تولید نقشه‌های دمای سطح با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا برای بسیاری از کاربردها نظیر مدیریت خاک و محصول، برآورد تبخیرتعرق و مدیریت آب آبیاری مفید است. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92091_6720c03f7cfcb14b9c23c6e11f6c1e71.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 Prediction of daily evapotranspiration images of rice using machine learning پیش‌بینی تبخیر-تعرق روزانه برنج در مقیاس مزرعه با استفاده از رویکرد یادگیری ماشین 2793 2807 92092 10.22059/ijswr.2022.350978.669391 FA هما نوغان کار گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران 0000-0003-0667-0024 محمود رائینی گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران 0000-0002-6306-6344 محمد علی غلامی سفیدکوهی گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران 0000-0001-8732-4929 مجید مبینی دانشکده مهندسی برق، موسسه آموزش عالی صنعتی مازندران، بابل، ایران 0000-0003-2514-7490 Journal Article 2022 11 11 Short-term prediction of daily plant evapotranspiration (ET) is of great importance in precision agriculture and irrigation management. In this paper, a method for short-term prediction of daily ET maps of rice is presented using satellite images and machine learning algorithms. After merging the bands of Landsat-8 and MODIS images using the STARFM method, daily ET images were produced using the METRIC algorithm and used to predict the ET maps of the following days as input to the relation vector machine (RVM) and long short-term memory (LSTM). Two scenarios were considered for prediction. In the first scenario, model is trained using image of nth day of the growth period as input, and the n+6th day's image as target. Using this configuration, the model can predict ET images at a six-day timestep. In the second scenario, the forecast was made for consecutive days up to six days.<br />The correlation coefficient between the values obtained by RVM and the values calculated by METRIC for the first and second scenario were 0.89 and 0.84, respectively, which indicates the acceptable accuracy of these two scenarios in predicting ET. In the first scenario, R2 values for RVM and LSTM methods were 0.8 and 0.59, respectively, which shows that RVM is more accurate for evapotranspiration prediction compared to LSTM. The values of RMSE for RVM in the first and second scenarios were 0.56 and 0.82, respectively, and the values of MAE were 0.43 and 0.66, respectively, which indicates a lower error in the configuration of the first scenario. پیش‌بینی کوتاه‌مدت تبخیر-تعرق روزانه گیاه در کشاورزی دقیق و مدیریت آبیاری اهمیت فراوانی دارد.<br />در این مقاله، روشی برای پیش‌بینی کوتاه مدت نقشه‌های تبخیر-تعرق روزانه گیاه برنج با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و الگوریتم‌های یادگیری ماشین ارائه شده است.<br />پس از تلفیق باندهای تصاویر لندست 8 و مودیس با استفاده از روش STARFM، تصاویر تبخیر-تعرق روزانه به کمک الگوریتم METRIC تولید و برای پیش‌بینی نقشه‌های تبخیر-تعرق روزهای بعدی به عنوان ورودی به ماشین بردار ارتباط (RVM) و حافظه کوتاه-مدت طولانی (LSTM) اعمال شدند. دو سناریو برای پیش‌بینی در نظر گرفته شد. در سناریوی اول، با استفاده از یک تصویر و یک گام زمانی شش روزه، تصویر شش روز بعد پیش‌بینی شد. در سناریوی دوم، پیش‌بینی برای روزهای متوالی تا شش روز انجام شد.<br />ضریب همبستگی بین مقادیر پیش‌بینی شده توسط RVM و مقادیر واقعی برای سناریوی اول و دوم به ترتیب 89/0 و 84/0 بدست آمد که نشان دهنده دقت قابل قبول این دو سناریو در پیش‌بینی تبخیر-تعرق است. در سناریوی نخست، مقادیر R2 برای دو روش  RVM و LSTM به ترتیب برابر با 8/0 و 59/0 بدست آمد که نشان می‌دهد RVM در مقایسه با LSTM از دقت بیشتری برای پیش‌بینی تبخیر-تعرق برخوردار است. مقدار RMSE برای RVM در سناریوی اول و دوم به ترتیب برابر با 56/0 و 82/0 و مقدار MAE نیز به ترتیب برابر با 43/0 و 66/0 بدست آمد که نشان از خطای کمتر ناشی از پیکره‌بندی انجام شده در سناریوی اول می‌باشد. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92092_b51b194e05cb2b7dcb7a7e49301fe9a3.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 The effect of agricultural and conservation management on surface runoff and sediment load in Dashte Bozorg catchment using the ArcSWAT model اثر مدیریت‌های زراعی و حفاظتی بر جریان‌های سطحی و بار رسوب در حوضه آبریز دشت بزرگ با استفاده از مدل ArcSWAT 2809 2824 92093 10.22059/ijswr.2023.352402.669409 FA لیدا واصل علوم و مهندسی خاک،دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران 0000-0002-5847-0246 احمد فرخیان فیروزی دانشیار، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران 0000-0002-4955-1845 عطااله خادم الرسول استادیار گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران 0000-0003-0789-5807 Journal Article 2022 12 12  <br />Prioritizing critical source areas and using the best management practices, including agricultural and conservation management, are effective methods to reduce erosion in catchments.<br />The main objective of this research was to evaluate the impact of agricultural and conservation management on surface runoff and sediment yields in Dashte Bezorg catchment, Khuzestan, Iran using the ArcSWAT model.<br />The data was collected in 2021. The Sequential Uncertainty Fitting was applied for Calibration and validation. The model was calibrated from 2004 to 2015 and validated from 2016 to 2021 for surface runoff. Furthermore, calibration and validation of sediment yields were performed for the statistical periods of 2004-2013 and 2014-2019, respectively. The performance of the model was evaluated by four objective functions (NS, R2, BIAS, and RSR). The model was then applied to predict critical source areas for sediment yields and surface runoff. Agricultural management practices in four crop rotation scenarios (“wheat-wheat-wheat”, “wheat-rice-wheat-mung bean-wheat”, “rice-mung bean-wheat” and “wheat-potato-tomato”), residue management scenarios (No residue and 50 percent of the residue) and three tillage scenarios (conservation tillage, no-tillage, and conventional tillage) were evaluated. Conservation management scenarios were focused on contouring, strip cropping, terracing, vegetated filter strip, and the grassed waterway scenarios (width of 5 and 10.4 meters).<br />The sensitivity analysis showed that ALPHA_BF (Baseflow alpha factor) and RCHRG_DP (Deep aquifer percolation fraction) parameters were identified as the most effective base flow parameters. The objective function values (NS, R2, BIAS, and RSR) were 0.7, 0.72, 3.7, and 0.55 for surface runoff during calibration, and 0.74, 0.75, 2.1, and 0.51 during the validation period, respectively. These results indicated that the ArcSWAT model performed well in estimating surface runoff but was not satisfactory for sediment yields.<br />Collecting sediment data only during floods resulted in large uncertainty in the input data, and the uncertainty in the inputs produced a large uncertainty in the 95 Percent Prediction Uncertainty (95PPU) bands. Subcatchments 5 and 17 were critical source areas for surface runoff and subcatchments 4, 9, 14, and 16 were also identified as critical source areas for sediment in the catchment. The application of agricultural management practices showed that the cultivation of wheat for three consecutive years increased surface runoff and sediment loss under no-tillage and Conservation tillage. The result of conservation management scenarios indicated that the difference in the width of the grassed waterway had no significant effect on reducing the sediment load. The terracing and vegetated filter strip scenarios were more effective than the other conservation scenarios on sediment reduction.<br />The findings of this study showed that the application of conservation management scenarios can significantly reduce sediment yields compared to agricultural management. It is also recommended to avoid continuous cultivation of the same crop as much as possible. اولویت‌بندی مناطق بحرانی و استفاده از بهترین شیوه‌های مدیریتی از جمله مدیریت کشاورزی و حفاظتی، روش‌های موثری برای کاهش فرسایش در حوضه‌های آبریز هستند. این روش‌ها مزیتی برای مدیران و سرمایه گذاران برای جلوگیری از زیان‌های اقتصادی و مدیریت ریسک محسوب می‌شوند. در پژوهش حاضر، از مدل ArcSWAT برای ارزیابی تأثیر مدیریت کشاورزی و حفاظتی بر رواناب سطحی و بار رسوب در حوضه آبریز دشت بزرگ در استان خوزستان استفاده شد. گردآوری داده‌ها در سال 2021  انجام شد. واسنجی و اعتبارسنجی جریان سطحی به ترتیب برای دوره‌های آماری 2004 تا 2015 و 2016 تا 2021 انجام شد. همچنین بار رسوب برای دوره‌های آماری 2004 تا 2013 واسنجی و  برای سال‌های 2014 تا 2019 اعتبارسنجی گردید. سناریوهای تناوب، مدیریت بقایا و خاک‌ورزی به عنوان سناریوهای مدیریت زراعی و سناریوهای تراس‌بندی، کنتوربندی، نوارهای بافر گیاهی، کشت نواری و آبراهه چمنی به عنوان سناریوهای مدیریت حفاظت اعمال شدند.  نتایج ضرایب نش- ساتکلیف و تعیین برای واسنجی جریان سطحی ماهانه 7/0 و 72/0 و برای اعتبارسنجی 74/0 و 75/0 بدست آمد. این ضرایب برای هر دو مرحله واسنجی و اعتبارسنجی بار رسوب رضایت‌بخش نبود. اما مدل کارایی مناسبی در اولویت‌بندی مناطق بحرانی و شبیه‌سازی سناریوهای مدیریتی نشان داد. تفاوت در عرض آبراهه چمنی اثر معنی‌داری بر کاهش بار رسوب نداشت. سناریوهای تراس‌بندی و بافر گیاهی میزان رسوب را در سطح حوضه به ترتیب 76 و 5/62 درصد کاهش دادند و موثرترین سناریو شناخته شدند.  بطور کلی نتایج نشان داد که اعمال سناریوهای حفاظتی می‌تواند میزان بار رسوب را تا حد قابل توجهی کاهش دهد. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92093_90010b3ee0b5a74a59102396c91f6350.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 Risk assessment of using alborz industrial town's treated wastewater for restoration allahabad qazvin wetland using the bayesian network ارزیابی ریسک استفاده از پساب شهرک صنعتی البرز جهت احیاء تالاب الله‌آباد قزوین با استفاده شبکه بیزین 2825 2837 92094 10.22059/ijswr.2023.353884.669431 FA حسین ربانیها دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران 0000-0002-0807-5803 شیما کبیری گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران. 0000-0002-6997-1185 بیژن نظری گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران. 0000-0002-9356-5961 راضیه آنالوئی گروه مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران. 0000-0002-9250-856X Journal Article 2023 01 17 Wetlands play an essential role in the ecosystem and have a significant impact on people's lives, so the restoration of destroyed wetlands is vital. With the lack of water sources, municipal and industrial wastewater can be used as alternative water sources for various purposes. Due to the presence of contamination in wastewater, the use of wastewater carries risks depending on which purpose it is used for. In this study, the risk of using Alborz Industrial Town treated wastewater in Qazvin province to restore Allahabad Wetland has been investigated. First, by visiting the project's origin, route, and destination and holding numerous meetings with experts involved in the project, influential factors were identified within the scope of the project. Then, an integrated hierarchical structure was created to express these factors. This structure starts from the initial nodes which are the quality of the effluent and leads to the final node. Using the water quality data of the Alborz Industrial Town treatment plant that were collected in the year of study and collecting the opinion of 20 experts in the form of a questionnaire in order to evaluate each node, the risk of the wastewater transfer project to Allahabad Wetland was calculated using the Bayesian network method. The academic version of GeNIe software was used to calculate the risk using the Bayesian network method. The results showed that among the middle nodes of the risk structure, the lowest and highest values are related to the nodes of heavy metals in the health environment risk subgroup and the increase of implementation costs in the economic subgroup. Despite the fact that the effluent quality is within standard limits in most parameters, environmental, cultural, social, economic and technical health risks are equal to 44, 47, 50 and 49%, respectively. The total risk of the project, which is the result of four risks, was calculated as 49%. According to the acceptable quality of wastewater and the calculated risks, the nodes and weights of other economic, technical and social sectors have influenced the final risk. Therefore, to reduce the risk of the project, these parts should be examined. The technical and economic part of the project has more potential for project failure. Before implementing the project, various environmental, social, technical, and economic dimensions should be carefully examined and the possibility of creating risk should be minimized. To reduce the risk of the wastewater transfer project to the wetland, pollutants such as heavy metals must first be removed from the wastewater, and social tensions should be prevented by increasing the awareness of the people of the region and also by allocating water quotas. Allahabad Wetland plays an important role in the ecosystem and people livelihood of the region, and with a more detailed examination of the dimensions of the plan and risk reduction in the four environmental, social, economic, and technical sectors, the implementation of the wastewater transfer project to Allah Abad Wetland can be effective in its restoration.  <br />تالاب‌ها نقش اساسی در اکوسیستم داشته و تأثیر زیادی بر زندگی مردم دارند لذا احیا تالاب‌های تخریب‌شده امری حیاتی است. با کمبود منابع آب، پساب‌های شهری و صنعتی می‌توانند به‌عنوان منابع آب جایگزین در مصارف مختلف استفاده شوند. در این پژوهش ریسک استفاده از پساب شهرک صنعتی البرز در استان قزوین جهت انتقال به تالاب اله‌آباد به‌منظور احیا آن مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا عوامل تأثیرگذار و تأثیرپذیر در محدوده طرح شناسایی شد. سپس با استفاده از داده‌های کیفیت آب تصفیه‌خانه شهرک صنعتی البرز که در سال انجام پژوهش برداشت شده‌اند و جمع‌آوری نظرات 20 کارشناس با تخصص‌های محیط‌زیست، منابع آب و آبیاری و زهکشی در قالب پرسشنامه، ریسک طرح به روش شبکه بیزین محاسبه گردید. نتایج نشان داد که در بین گره‌های میانی ساختار ریسک، کمترین و بیشترین مقدار به ترتیب مربوط به گره‌های فلزات سنگین و افزایش هزینه‌های اجرا است که در زیرگروه ریسک محیط‌زیستی بهداشتی و اقتصادی قرار می‌گیرد. علی‌رغم این‌که کیفیت پساب در بیشتر پارامترها در حد استاندارد است، ریسک‌های محیط‌زیستی-بهداشتی، اجتماعی-فرهنگی، اقتصادی و فنی به ترتیب برابر با 44، 47، 50 و 49 درصد محاسبه شد. با توجه به ریسک‌های محاسبه شده، بخش فنی و اقتصادی طرح پتانسیل بیشتری برای ایجاد شکست طرح را دارد. ریسک کلی طرح 49 درصد محاسبه شد که می‌تواند آسیب‌های غیرقابل جبرانی به بار آورد و منجر به شکست پروژه گردد. قبل از اجرای طرح باید جنبه‌های مختلف محیط زیستی، اجتماعی و مسائل فنی و اقتصادی به دقت بررسی شده و احتمال ایجاد ریسک به حداقل برسد. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92094_ee3b540acbaf6c0da0fce68057fa1c99.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 Dynamic simulation of generic archetype of upstream sefid rud basin and river inflow under influence of dams شبیه‌سازی دینامیکی رفتار حاکم بر بالادست حوضه سفید رود و جریان رودخانه تحت تاثیر احداث سدها 2839 2861 92095 10.22059/ijswr.2023.348421.669357 FA کتایون فرجی دانشجوی کارشناسی ارشد،گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و محیط زیست، دانشگاه اراک، اراک، ایران. 0000-0002-4617-9777 شهلا پایمزد استادیارگروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و محیط زیست،دانشگاه اراک،اراک،ایران. 0000-0002-9770-5132 مهدی رحیمی دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران، کرج،ایران. Journal Article 2022 09 08 Introduction: available water resources and their management are very important in preserving and sustaining the development plans of a country, along with providing foodstuffs. Meanwhile, the main tributaries and flooded rivers of a country play a vital role. There are also very important rivers in Iran, one of which is Ghezel Ozan. This river originates in Kurdistan province and it reaches Gilan province after it passes through downstream provinces and joins Sefid-Rud river after which it is called Qezel Ozen of Sefid-Rud river and enters the great dam of Sefid-Rud. In the meantime, considering small details of the area, modeling will provide a faster and more accurate investigation so that managers can use it. In this regard, there are two views, dynamic and linear. In this research, the mechanistic view was used as a decision support system due to the available feedback, holistic thinking, and the possibility of using the model. Then the problems of the region were evaluated by identifying generic archetypes.<br />Materials and methods: The current research has dealt with the dynamic simulation of the surface water resources allocation in upstream Sefid-Rud basin during the years 1990 to 2019 in two annual and monthly scales. During 1990 to 2011 when the dams had not yet started to operate, simulation was conducted by considering about 30 intervals in the mainstream of the rivers and tributaries of Kurdistan province, part of Zanjan province, and a small area of Hamadan province precipitation, discharge and ground waters as well as all agricultural products, domestic and industrial amounts as input.<br />Results and discussion: The annual scale of the model structure, with MAE, RMSE, and R2 scales of 0.098, 0.087, and 0.980, respectively, confirmed the accuracy and precision of the model along with the test of the limit conditions that are specific to the dynamic system. Due to the construction of dams, since 2010, monthly simulations were carried out in two sections, before and after the dams' operation. Before the operation of the dams, the values of MAE, RMSE, and R2 were equal to 0.052, 0.103, and 0.940, respectively, confirming the high efficiency of the model. From 2011 to 2019, modeling was defined so as during the first 6 months of water year, water withdrawal was done from the river and during the second 6 months it was done from the dam. All the specifications of the dams along with the needs of the region were simulated in all intervals on a monthly scale. In the meantime, according to the dynamic simulation, the feedback and causal loops formed by them formed patterns that corresponded to the generic archetypes of the region. With the start of the dams, the escalation archetype, limits to growth archetype, and fixes that fail archetype were activated and the increase in water withdrawal was observed in all intervals, whether with the construction of the dam or not.<br />The results showed that despite the drop of aquifers to an average amount of 30 meters in the whole period and 6.35 meters after the construction of dams, in addition to a 90% reduction in discharges, there was an increase in water withdrawal and despite the severe reduction of water resources, the area under cultivation in dealing with escalation archetype has increased by four times, and following the limits to growth archetype, there has been a very sharp decrease to about 3 times. On average, in the region, the area under cultivation has increased by 2.8 times, at the highest value by 4 times and at the lowest value by 1.6 times. The results indicate that, dam construction led to inappropriate exploitation in the region. افزایش جمعیت و رشد صنعتی نیازمند منابع غذایی است. رکن اصلی منابع غذایی و نیز مصرف کننده اصلی منابع آبی،‌ بخش کشاورزی می‌‌باشد که با مصرف روز افزون دچار تنش‌‌های فراوانی شده است. پژوهش حاضر به شبیه‌سازی دینامیکی تخصیص منابع آب‌های سطحی بالادست حوضه سفید رود بزرگ طی سال‌های 1369 الی 1398 پرداخته است. آزمون سالانه ساختار مدل، با معیارهای MAE ، RMSE و R2  به ترتیب معادل 098/0، 087/0 و 980/0 صحت و دقت مدل را در کنار آزمون رفتار حدی، تایید نمود. با توجه به احداث سدها از سال 1390شبیه‌سازی ماهانه در دو بخش قبل از فعالیت سدها و پس از آن انجام شد. قبل از فعالیت سدها مقادیر MAE، RMSE، R2  به ترتیب معادل 052/0، 103/0 و 940/0 تایید کارایی بالای مدل بود. با شروع بهره‌برداری از سدها، الگوهای گسترش تدریجی، توقف و نزول رشد و شکست فعال و افزایش برداشت در تمام بازه‌ها، چه با احداث سد و چه عدم احداث آن مشاهده گردید. نتایج نشان داد با وجود افت آبخوان‌ها به مقدار متوسط 30 متر در کل دوره و 35/6 متر پس از احداث سدها، در کنار کاهش 90 درصدی ورودی‌‌ها، افزایش برداشت صورت گرفته و علی رغم کاهش شدید منابع آب، سطح زیر کشت در برخورد با الگوی گسترش تدریجی، چهار برابر افزایش و در پی توقف و نزول رشد، افت بسیار شدیدی تا حدود 3 برابری داشته است. به طور متوسط در منطقه، افزایش سطح زیر کشت 8/2 برابر و در بالاترین رقم 4 و در پایین‌ترین مقدار 6/1 برابر افزایش داشته است. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92095_f188c8c65ab1dddbed8ce98d46ec6c70.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 Evaluation and Development of Hargreaves-Samani Evapotranspiration Equation Based on Humidity Conditions بررسی و توسعه معادله تبخیرتعرق هارگریوز ـ سامانی برای شرایط رطوبتی مختلف 2863 2873 92096 10.22059/ijswr.2023.351792.669405 FA سید محمدرضا طباطبائی گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران. 0000-0001-8903-2698 تیمور سهرابی* استاد گروه آبیاری و زهکشی پردیس کشاورزری و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران. 0000-0001-7571-4604 علیرضا محب الحجه گروه فیزیک فضا، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران. 0000-0002-5906-8486 عبدالحسین هورفر گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران. 0000-0003-3666-5517 Journal Article 2022 11 28  <br />The Hargreaves-Samani method of estimating reference evapotranspiration (ETo) has been recommended by irrigation and drainage paper No.56 of the Food and Agricultural Organization of the United Nations (FAO)  in the situations that weather data are missing. since the method requires just measured temperature, the it has been used in several studies over the past decades. FAO paper No. 56 and other investigations has mentioned that Hargreaves-Samani method is an overestimating method in humid cliamtes. Hence, the method has been calibrated for different site and situations. This issue made the purpose of the current study. In this study, the history of the development of Hargreaves-Samani method has been reviewed. Thus, an equation for adjusting humidity condition is discussed. To compare the goodness of models,  ETo was calculated based on 3 different methods: 1) Hargreaves-Samani method 2) Allen modified method of Hargreaves-Samani, and 3) the modified method of Hargreaves-Samani based on relative humidity. Also ETo was calculated according to FAO Penman-Montith method as a control estimation. The values were calculated for monthly weather reports of 4,169 stations from CLIMWAT v2.0 all around the world. The results showed that the Hargreaves-Samani’s method has a weakness of estimation under extreme conditions. Interestingly, the corrected method improved precision of the estimations especially in arid and semi-arid locations. محاسبه تبخیرتعرق مرجع به عنوان جزئی از معادله پایستگی انرژی کاری بس دشوار است، از این رو محققین زیادی با ارائه روش‌های مختلف سعی در برآورد آن داشته‌اند. در این بین رابطه فائو پنمن ـ مانتیث به عنوان روشی بر مبنای فیزیک مسئله تبخیر، جایگاه ویژه‌ای در امر برآورد تبخیرتعرق دارد، اما از آنجایی که معمولا تعداد کمی از پارامترهای هواشناسی در دسترس هستند، مسئله نیازمند بودن به پارامترهای مختلف در این رابطه، استفاده از این رابطه را محدود کرده است. در نتیجه، روش‌هایی همچون روش هارگریوز ـ سامانی که نیازمند کمترین و معمول‌ترین پارامترها یعنی دما می‌باشد، برای برآورد تبخیرتعرق رواج یافته است. علی‌رغم این نقطه قوت، روش هارگریوز ـ سامانی برآوردهای مناسبی برای مناطق مرطوب ندارد.<br />در پژوهش حاضر با مرور تاریخچه توسعه رابطه هارگریوز ـ سامانی، روشی اصلاحی برای شرایط رطوبتی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور جامعیت بخشیدن به پژوهش، داده‌های 4169 ایستگاه در سطح کشورهای مختلف تهیه و روش هارگریوز ـ سامانی و دو روش اصلاح شده دیگر بر پایه آن با مقادیر تبخیرتعرق برآورد شده از روش فائو پنمن ـ مانتیث مقایسه شده‌اند.<br />نتایج حاصل  نقاط ضعف دیگری همچون محدودیت برآورد حدود فرین تبخیرتعرق در شرایط خاص را در روش هارگریوز ـ سامانی آشکار کرد. همچنین روش اصلاحی مورد بحث در مقاله حاضر باعث بهبود آماره‌های مختلف طی گسترة وسیعی از شرایط رطوبتی شد. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92096_fd8bc9c273e33cac67286605e40c3add.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 The effects of using treated municipal wastewater on groundwater quality of north of Isfahan اثرات استفاده از پساب فاضلاب شهری بر کیفیت آب زیرزمینی شمال اصفهان 2875 2884 92097 10.22059/ijswr.2023.343913.669283 FA مهدی پناهی بخش خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان، ایران. 0000-0001-8523-1366 حمیدرضا رحمانی عضو هیات علمی موسسه تحقیقات خاک و آب کشور- اصفهان(آلودگی خاک، آلودگی آب و مسایل زیست محیطی عرصه کشاورزی) 0009-0005-2341-2686 حسین شریفی 3. محقق بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان، ایران Journal Article 2022 06 01 In order to investigate the effect of using treated wastewater in agriculture on the chemical quality of groundwater at the northern region of Isfahan, an area of 6000 hectares was studied during the years 2018 and 2019 by sampling 46 wells. The location of the studied wells was in two areas under long-term irrigation with effluent for at least 10 years and the control area. Chemical parameters of the samples such as electrical conductivity (EC), chemical reaction (pH), anions including bicarbonate, sulfate, chloride, nitrate and cations including calcium, magnesium and sodium were measured. The results showed that the effect of using treated wastewater on groundwater quality of the region, in shallow and deep wells has a different behavior. Due to the long-term use of treated wastewater for irrigation of agricultural lands, none of the chemical parameters of the deep wells were significant in compared to the control area. But, in area with shallow groundwater, the chemical parameters of EC, bicarbonate (HCO3) and chlorine (Cl) were significant at 5% level as compared to the control. Most of the wells in this area are deep and only 8% of the wells are shallow. Therefore, according to the results, the use of treated wastewater for agriculture in this region has a negligible effect on the chemical quality of deep groundwater and therefore is recommended for use in agriculture. به منظور بررسی تاثیر استفاده از پساب تصفیه‌شده در کشاورزی برکیفیت شیمیایی آب‌های زیرزمینی در منطقه شمال اصفهان، منطقه‌ای به وسعت 6000 هکتار، در طی سال‌ آبی 1397-1398 با نمونه برداری از تعداد 46 حلقه چاه،‌ مورد بررسی قرار گرفت. موقعیت چاه‌های مورد مطالعه، در دو ناحیه تحت آبیاری درازمدت با پساب حداقل به مدت 10 سال و ناحیه شاهد قرار داشت. ویژگی‌های کیفیت شیمیایی نمونه‌ها شامل هدایت الکتریکی (EC)، واکنش شیمیایی ( pH)، آنیون‌ها شامل بیکربنات، سولفات، کلرور، نیترات و کاتیون‌ها شامل کلسیم، منیزیم و سدیم بود. نتایج نشان داد تاثیر استفاده از پساب فاضلاب تصفیه‌شده بر کیفیت آب‌های زیرزمینی منطقه، در چاه‌های کم عمق و عمیق رفتار متفاوت دارد. به طوری که در اثر مصرف درازمدت پساب فاضلاب تصفیه‌شده برای آبیاری اراضی کشاورزی، هیچ‌کدام از پارامتر‌های کیفیت شیمیایی آب زیرزمینی، برای نمونه‌ها در چاه‌های عمیق نسبت به منطقه شاهد معنی‌دار نبود و برای نمونه‌ها در چاه‌های کم عمق نسبت به منطقه شاهد، برای پارامتر‌های شیمیایی EC، بی‌کربنات (HCO3) و کلر (Cl) در سطح احتمال پنج درصد دارای اختلاف آماری معنی‌دار و برای سایر پارامتر‌های شیمیایی غیر معنی‌دار بود. بیشتر چاه‌های این منطقه عمیق بوده و تنها 8 درصد چاه‌ها در محدوده تحت آبیاری با پساب، کم عمق هستند. لذا با توجه به نتایج ، استفاده از پساب تصفیه‌شده برای کشاورزی در این منطقه، تأثیر ناچیزی بر کیفیت شیمیایی آب‌های زیرزمینی عمیق داشته و بنابراین از نظر کاربرد در کشاورزی با رعایت سایر موارد زیست محیطی قابل توصیه است.  https://ijswr.ut.ac.ir/article_92097_6b6a6a1c554f9d6083451f68f9578d26.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 Two-Source Energy Balance Model (TSEB) Evaluation for Evapotranspiration Partitioning of Corn under Drip Irrigation in Farm Scale ارزیابی مدل سنجش از دور TSEB برای جداسازی تبخیر-تعرق ذرت در مقیاس مزرعه تحت کشت آبیاری قطره‌ای 2885 2903 92099 10.22059/ijswr.2023.351695.669403 FA مصیب مقبلی دامنه گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران 0000-0002-1263-3521 مهدی غلامی شرفخانه گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران 0000-0001-5241-8116 سیدحسین ثنایی نژاد* گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران 0000-0002-4013-4359 مجتبی صادق گروه مهندسی عمران، دانشگاه ایالتی بویزی، بویزی، آمریکا 0000-0003-1775-5445 Journal Article 2022 11 27 The accurate separation of evapotranspiration components is one of the key gaps in evapotranspiration research. Knowing this variable as well as the mechanism of separating its components to determine the exact value of the components of the water balance equation in relation to planning and managing water resources, optimizing crop production, designing irrigation systems, evaluating crop performance, identifying plant stresses and the impact of drought, and also evaluating the effects of climate change is very important on the efficiency of water consumption. In this research, the efficiency of Two-Source Energy Balance (TSEB) model was evaluated to separate the components of this parameter. In this regard, the outputs of TSEB model were compared and evaluated with the outputs of the standard FAO-56 dual crop coefficient method in the corn field located in the agricultural research station of Ferdowsi University of Mashhad. For this purpose, four Landsat 8 satellite images were used between planting and harvesting corn plants in the spring and summer planting seasons of 2021. The results of this research showed that despite the closeness of two methods (TSEB and FAO-56 dual crop coefficient method with R2=0.94) in terms of total values of evapotranspiration, there is a big difference between the two methods in terms of detail components (R2=0.46 for transpiration and R2=0.75 for evaporation). This difference can be due to the overestimation of the transpiration amount and underestimation of the evaporation amount in the dual crop coefficient method, and because the FAO-56 dual crop coefficient method estimates transpiration and evaporation values and it can be associated with some error, it cannot be said for sure that the TSEB model is not accurate enough. Also, comparing the ratio of transpiration to evapotranspiration in this research (0.77) with the results of other researchers (0.75-0.88) showed that the outputs of the TSEB model are within the permissible range and provide reliable outputs. جداسازی دقیق اجزای تبخیر-تعرق یکی از شکاف‌های کلیدی تحقیقات در زمینه مدیریت آب در بخش کشاورزی است. شناخت این متغیر و همچنین مکانیزم جداسازی اجزای آن برای تعیین مقدار دقیق مؤلفه‌های معادله بیلان آب در رابطه با برنامه‌ریزی و مدیریت منابع آب، بهینه‌سازی تولید محصول، طراحی سامانه‌های آبیاری، ارزیابی عملکرد محصول، شناسایی تنش‌های گیاه و تأثیر خشکسالی و همچنین ارزیابی تأثیرات تغییراقلیم بر کارایی مصرف آب بسیار مهم است. در این پژوهش کارایی مدل دو منبعی TSEB برای جداسازی اجزای این متغیر ارزیابی شد. در همین راستا خروجی‌های این مدل با خروجی‌های روش استاندارد دو جزئی فائو-56 در مزرعه ذرت واقع در ایستگاه تحقیقات کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد، مقایسه و ارزیابی شد. برای این کار از چهار تصویر ماهواره لندست 8 در بازه کاشت تا برداشت گیاه ذرت در فصل کاشت بهار و تابستان سال 1400 استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان داد علیرغم نزدیک بودن مقادیر کلی تبخیر-تعرق بین مدل TSEB و روش دو جزئی فائو-56 (مقدارR^2 برابر با 94/0)، بین جزئیات این پارامتر اختلاف زیاد است (مقدارR^2 برای تعرق و تبخیر به ترتیب 46/0 و 75/0)، که بر اساس مطالعات سایر پژوهشگران این اختلاف می‌تواند به دلیل بیش برآورد مقدار تعرق و کم ‌برآورد مقدار تبخیر در روش دو جزئی فائو-56 باشد و در اینجا چون روش دو جزئی فائو-56 مقادیر تعرق و تبخیر را تخمین می‌زند و می‌تواند با مقداری خطا همراه باشد، نمی‌توان به طور قطع گفت مدل TSEB دارای دقت کافی نیست. از طرفی مقایسه نسبت تعرق به تبخیر-تعرق در این پژوهش با نتایج سایر پژوهشگران نشان داد که خروجی‌های مدل TSEB در این پژوهش (77/0) در بازه مجاز (75/0 تا 88/0) می‌باشد و خروجی‌های قابل اعتمادی ارائه می‌کند. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92099_0835347eacc2ab29feeba1aa41cdb118.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 The use of starch-based polymer nanocomposite latex for coating chemical fertilizers and investigating various factors releasing nutrients استفاده از لاتکس نانوکامپوزیت پلیمری بر پایه نشاسته برای پوشش‌دهی کودهای شیمیایی و بررسی اثر عوامل مختلف در کنترل رهاسازی عناصرغذایی 2905 2919 92100 10.22059/ijswr.2023.351739.669404 FA مهری سلیمی گروه علوم خاک، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران 0000-0001-8565-1985 الهه معتمدی سده عضو هیئت علمی، بخش نانوتکنولوژی، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، کرج، ایران 0000-0001-6324-2291 بابک متشرع زاده گروه علوم و مهندسی خاک دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی دانشگاه تهران 0000-0002-6363-417X Journal Article 2022 11 28  <br />In this study, a new approach was used to reduce the solubility of chemical fertilizers. This research was conducted in Karaj Biotechnology Research Institute in 2020. Granular urea and fertilizers were coated with starch-based polymer nanocomposite latex with three different formulations A (without nanoparticle), B (containing nanoparticle), and C (commercial latex) using a rotary drum machine. The effects of different factors such as temperature, number of coating layers and particle size on the release rate of nutrients were investigated. The results of the field emission scanning electron microscope (FESEM) analysis showed that the starch-based polymer nanocomposite formed a completely uniform and smooth coating film on the surface of urea granules. Fertilizers coated with formulation B (containing nanoparticles) showed higher efficiency. Therefore, the presence of natural char nanoparticles in the structure of the polymer coating controlled the release rate of nutrients by improving the coating properties. After 120 min, the release rate of urea from three formulations A, B and C was estimated to be 63.3, 48.41 and 66.85%, respectively which were significantly different from each other. In addition, the results showed that with increasing the number of coating layer, the release time of urea and phosphorus was increased while the release of potassium did not show a definite trend with increasing the coating layer and was unpredictable. With increasing temperature urea release was increased. Investigation of the effect of particle size on urea release showed that coated granules larger than 2 mm had less release rate than granules smaller than 2 mm. در این پژوهش از یک رویکرد جدید برای کاهش میزان حلالیت کودهای شیمیایی استفاده گردید. این پژوهش در سال 1399 در پژوهشگاه بیوتکنولوژی کرج انجام گرفت. کود اوره گرانوله و  NPK با استفاده از لاتکس نانوکامپوزیت پلیمری بر پایه نشاسته با سه فرمولاسیون متفاوت A (بدون نانوذره)، B (حاوی نانوذره) وC (لاتکس تجاری) با استفاده از دستگاه روتاری درام پوشش‌دهی شدند و اثر عوامل مختلف مانند دما، تعداد لایه‌های پوششی و اندازه ذرات بر میزان رهاسازی عناصرغذایی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آنالیز میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی نشان داد که نانوکامپوزیت پلیمری بر پایه نشاسته به صورت یک پوشش کاملاً یکنواخت و صاف سطح اوره گرانوله را پوشانده است. کودهای پوشش‌داده شده با فرمولاسیونB  (حاوی نانوذرات) عملکرد بهتری داشتند. بنابراین حضور نانوذرات در ساختار پوشش پلیمری با بهبود خواص پوششی، رهاسازی عناصرغذایی را کنترل می‌کند. بعد از گذشت 120 دقیقه میزان رهاسازی اوره از سه فرمولاسیون A، B و C به ترتیب 3/63، 41/48 و 85/66 درصد برآورد گردید که تفاوت معنی‌داری با هم داشتند. علاوه بر این نتایج نشان داد که با افزایش تعداد لایه پوششی زمان رهاسازی اوره و فسفر افزایش می‌یابد در حالیکه رهاسازی پتاسیم با افزایش لایه پوششی روند مشخصی نداشت و غیرقابل پیش بینی بود. با افزایش دما میزان رهاسازی اوره افزایش یافت. بررسی اثر اندازه ذرات بر رهاسازی اوره نشان داد که دانه‌های گرانوله  پوشش‌داده شده بزرگتر از ۲ میلی‌متر میزان رهاسازی کمتری نسبت به دانه‌های گرانوله کوچکتر از 2 میلی‌متر داشتند. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92100_04265171dc1e8b825c36350b9d7314c0.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 Optimal allocation of water and land in Moghan irrigation network using crop model and genetic algorithm تخصیص بهینه آب و زمین در شبکه‌ی آبیاری مغان با ترکیب مدل‌سازی گیاهی و الگوریتم ژنتیک 2921 2935 92102 10.22059/ijswr.2023.352463.669411 FA پریسا کهخا مقدم گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. 0000-0003-2050-2801 علی نقی ضیائی گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران 0000-0001-6477-5719 کامران داوری گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران 0000-0001-9742-4712 امین کانونی گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران 0000-0002-3415-1937 صدیقه صادقی گروه ریاضی کاربردی، دانشکده علوم ریاضی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. 0000-0002-6179-4372 Journal Article 2022 12 15 Water is one of the most important physical factors to provide the food security of the world’s growing population. The limitation of Iran’s water resources, as well as the increasing competition of different sectors for the use of water make the optimal management of water resources necessary. Different strategies are used in irrigation networks for water resources management. One of these strategies is optimal allocation of water and land. In this research, an optimization model for water and land allocation with the aim of maximizing economic benefit is presented based on genetic algorithm and using the AquaCrop plug-in model. For this purpose, #C coding was done in Visual Studio. In order to measure the model performance, the lands covered by one of the Moghan irrigation network channels were investigated. In this model, the agricultural year was divided into 36 periods of ten days. The irrigation water depth in each period and the cultivated area were considered as decision variables. The results show that the highest increase in percentage of economic benefit is related to the first-cultivation maize, alfalfa and wheat by 9, 7.3 and 7 percent respectively. Although the lowest increase in economic benefit is related to the second-cultivation seed maize and soybeans. The optimal allocated water volume was decreased by 14.7 percent, meanwhile the economic benefit was increased by 5.7 percent. Therefore, the optimal water allocation in this region encourages saving water consumption more than increasing economic benefit. آب یکی از مهمترین عوامل تأمین امنیت غذایی جمعیت رو به رشد جهان است. محدودیت منابع آب کشور و همچنین رقابت فزاینده‌ی بخش‌های مختلف جهت استفاده از آب، مدیریت بهینه از منابع آبی را ضروری می‌سازد. در شبکه‌های آبیاری استراتژی‌های مختلفی برای مدیریت منابع آبی به‌کار گرفته می‌شود. یکی از این موارد، تخصیص بهینه آب و زمین است. در این پژوهش یک مدل بهینه‌ساز تخصیص آب و زمین با هدف بیشینه‌سازی سود اقتصادی، بر مبنای الگوریتم ژنتیک و استفاده از مدل گیاهی AquaCrop plug-in ارائه شده است. برای این منظور کدنویسی سی شارپ (C#) در فضای ویژوال استودیو انجام شد. برای سنجش کارایی مدل، اراضی تحت پوشش یکی از کانال‌های شبکه‌ی آبیاری مغان بررسی شد. در این مدل سال زراعی به 36 دوره ده روزه تقسیم و عمق آب آبیاری در هر دوره و مساحت زیر کشت نیز به‌عنوان متغیرهای تصمیم در گرفته شدند. نتایج نشان داد بیشترین درصد افزایش میزان سود اقتصادی مربوط به گیاه ذرت دانه‌ای کشت اول، یونجه و گندم به‌ترتیب با 9، 3/7 و 7 درصد است. این در حالی است که کمترین افزایش میزان سود اقتصادی مربوط به گیاه ذرت دانه‌ای کشت دوم و سویا است. حجم آب تخصیص یافته در حالت بهینه به میزان 7/14 درصد کاهش یافت، اما در مقابل سود اقتصادی با افزایش 7/5 درصدی همراه بود. لذا تخصیص بهینه آب در این منطقه بیش از افزایش سود اقتصادی، صرفه‌جویی در مصرف آب را تشویق می‌کند. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92102_0175c4643e0c60f77a512760eb12c020.pdf

موسسه انتشارات دانشگاه تهران تحقیقات آب و خاک ایران 2008-479X 53 12 2023 02 20 Investigating the Risk of Heavy Metal Contamination in Suspended Sediments and Surface Soil of Laniz Watershed, Karaj بررسی خطر آلودگی فلزات سنگین در رسوبات معلق وخاک سطحی (مطالعه موردی: حوزه لانیز، کرج) 2937 2954 92103 10.22059/ijswr.2023.351189.669395 FA مسلم برجی حسن گاویار گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران 0000-0002-3849-9009 علی اکبر نظری سامانی گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران. 0000-0003-0648-9743 سادات فیض‌نیا گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران. 0000-0002-0679-9066 حسن فتح‌آبادی گروه منابع طبیعی و کشاورزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران. 0000-0002-6213-9695 Journal Article 2022 11 14  <br />Water and soil play an important role in all human environmental activities and controling physical, chemical and biological processes in the environment. The existence of limitations of water resources, especially the fresh water of rivers and dams, makes it necessary to pay more attention to them against pollution. Contamination of water and soil with heavy metals are serious environmental pollutants that enter the environment in many different ways with natural and human origin and cause serious damage. Karaj Dam is one of the most vital sources of drinking water supply in the metropolis of Tehran, which faces a serious risk of pollution due to the development of human activities. This study investigated the concentrations of heavy metals (Zn, V, Ti, Pb, Ni, Mn, Cu, Cr, and As) in 40 soil samples and sediments, as well as five suspended sediment samples, in the river of the Laniz watershed in Karaj, Iran. Due to the construction activities in the watershed including the construction of the Tehran-North Freeway, the natural condition has been affected over the past decade and therefore need to use and new inventory method to separate the effects of natural geochemical from humane effects. The single-element indices of contamination factor (CF), geoaccumulation index (Igeo), normalized enrichment factor (EF), and ecological risk potential factor (ER), as well as two multi-element indices of pollution load index (PLI) and ecological risk index (RI), were employed. At first the elements and samples were grouped by principal component analysis (PCA) and cluster analysis. FA distinguished two groups of elements; called natural and human-natural origins. The cluster analysis divided 50% of the freeway-affected samples into two distinct clusters. Based on the CF index, the As contamination was extreme in the suspended sediment samples and soil samples related to the Freeway while the Pb and Mn carried out the next rank. Also, the single Igeo index revealed the high As contamination. Moreover, based on the Igeo, most suspended sediment samples related to the Freeway put in the extreme contamination class for all of the elements. However, the Mn-modified enrichment factor showed only one freeway-affected and two freeway-unaffected samples exhibited extreme enrichment, and the enrichment of other samples was low or moderate. Unlike the single-element indices, PLI and RI showed that the suspended sediment and soil samples related to the freeway had low pollution load and ecological risk. Compare of single and multiple contamination indices revealed an inconsistency of pollution risk that can be addressed into the background value (in single indices) and the toxicity response factor of the metals (in multiple indices). Results indicated that due to spatial-temporal changes of human effects, it would be better to use different values for both background and elements toxicity response. Therefore, to reach a reality image of contamination risk, more researches are needed to elucidate the mentioned standard value based on the regional variations.  <br />در این تحقیق محتوای فلزات سنگین (Zn، V، Ti، Pb، Ni، Mn، Cu، Cr و As) در 40 نمونه خاک و رسوب به همراه پنج نمونه رسوب معلق در آبراهه‌های حوزه لانیز کرج مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به فعالیت عمرانی به ویژه احداث آزادراه تهران – شمال در این حوزه، شاخص‌های آلودگی تک عنصره شامل Contamination Factor (CF)، شاخص زمین انباشتگی (Igeo) ، فاکتور غنی شدگی نرمال شده (EF) و فاکتور پتانسیل ریسک اکولوژیک تک عنصره (ER)؛ به همراه دو شاخص چند عنصر  Pollution Load Index (PLI) و ریسک اکولوژیک (RI) استفاده شدند. همچنین از تحلیل مولفه‌های اصلی و آنالیز خوشه‌ای برای گروه بندی عناصر و نمونه‌ها استفاده شد. نتایج  PCA نشان داد که دو گروه از عناصر با منشاء طبیعی و انسانی-طبیعی قابل تفکیک است. نتایج آنالیز خوشه‌ای بیانگر تفکیک 50 درصد نمونه‌های مرتبط با آزادراه در دو خوشه مجزا می‌باشد. براساس شاخص‌های CF، آلودگی شدید آرسنیک و سپس سرب و منگنز در نمونه‌های رسوب معلق و خاک مرتبط با آزادراه حاکم است. این آلودگی در شاخص Igeo برای آرسنیک نیز وجود دارد. همچنین براساس این شاخص اکثر نمونه‌های رسوب معلق مرتبط با آزادراه دارای کلاس شدید آلودگی از همه عناصر هستند. اما براساس شاخص غنی شدگی اصلاح شده با عنصر منگنز فقط یک نمونه متاثر و دو نمونه غیر متاثر از آزادراه دچار غنی شدگی شدید هستند و سایر نمونه‌ها غنی شدگی کم یا متوسطی دارند. بر خلاف شاخص‌های تک عنصره، در شاخص‌های تجمعی PLI و RI نمونه‌های رسوب معلق و خاک مرتبط با آزادراه دارای بار آلودگی و ریسک اکولوژیک پایینی هستند. نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده جداگانه از شاخص‌های منفرد یا شاخص‌های یکپارچه آلودگی نمی‌تواند واقعیت آن در حوزه را نشان دهد. https://ijswr.ut.ac.ir/article_92103_96d3776c5b93107a3272a8f5667c960d.pdf