فهرست مطالب

آبیاری و زهکشی ایران - سال دوازدهم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1397)

مجله آبیاری و زهکشی ایران
سال دوازدهم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/02/30
  • تعداد عناوین: 20
|
  • فریناز شجاع طلاتپه *، داود فرسادی زاده، علی حسین زاده دلیر، جواد بهمنش، محمدرضا نیک پور صفحات 1-12

    تبدیل های همگرا در کانال های با جریان فوق بحرانی از جمله کانال های انتقال آب سدها به سرریزهای تونلی، تندآب ها و کانال های انتقال سیلاب کاربرد دارند. جریان فوق بحرانی در تبدیل های همگرا با تشکیل امواج ضربه ای همراه می باشد. تولید و توسعه این امواج به دلیل افزایش ارتفاع آب به اندازه چندین برابر عمق جریان ورودی و گسترش آن در محدوده وسیعی از کانال پایین دست و ناهموار ساختن سطح آب به لحاظ مهندسی نامطلوب بوده و هر گونه طراحی ضعیف کانال می تواند منجر به آبشستگی دیواره ها و کف کانال، آسیب رساندن به تجهیزات مسیر جریان و بالا بردن هزینه های مربوط به نگهداری و کاهش راندمان انتقال آب گردد. در تحقیق حاضر تشکیل امواج ضربه ای در تبدیل های همگرای کانال روباز با مقطع ذوزنقه ای با به کارگیری مدل های آزمایشگاهی و عددی بررسی شد. طول دیواره های تبدیل و زاویه شیب جانبی دیواره ها به عنوان متغیرهای هندسی در نظر گرفته شد. مقادیر ارتفاع و سرعت لحظه ای در نقاط مختلف امواج ضربه ای در تبدیل ها به ازای عدد فرود 26/7 و نسبت همگرایی 5/0 اندازه گیری شد. همچنین به منظور شبیه سازی سه بعدی از مدل آشفتگی RNG k-ε در محیط FLOW-3D استفاده گردید. نتایج حاکی از آن بود که افزایش زاویه شیب جانبی و کاهش طول دیواره تبدیل منجر به افزایش ارتفاع و سرعت موج ضربه ای می شود. میانگین خطای نسبی محاسبه پروفیل سطح آزاد امواج ضربه ای به ازای زوایای شیب جانبی 70-35 درجه و طول های 1 و 5/0 متر به ترتیب در محدوده 14/3-28/2 و 06/5-29/4 درصد بدست آمد. همچنین میانگین خطای نسبی محاسبه سرعت امواج ضربه ای به ازای شرایط فوق به ترتیب در محدوده 90/4-00/3 و 63/7-68/5 درصد بدست آمد.

    کلیدواژگان: جریان فوق بحرانی، سرعت لحظه ای، مدل آشفتگی، مقطع ذوزنقه ای
  • سمانه اشرف، امین علیزاده *، محمد موسوی بایگی، محمد بنایان، مهدی جباری نوقابی، حسین دهقانی سانیج صفحات 13-24

    در دهه های اخیر، افزایش چشم گیر جمعیت و به تبع آن گسترش فعالیت های اقتصادی، صنعتی و تغییر کاربری اراضی، منجر به اثرات گسترده بر امنیت منابع آب شده و مشکلات زیست- محیطی فراوانی را در نقاط مختلف جهان به وجود آورده است. به منظور مدیریت منابع آب به شیوه ی پایدار، کمی کردن میزان تاثیر فعالیت های انسانی بر موجودیت منابع آب به جهت کنترل عرضه و تقاضا، افزایش امنیت غذایی ضروری به نظر می رسد. مطالعه حاضر با این هدف و به منظور ارایه یک شاخص ساده و کاربردی بر اساس پارامترهای معادله بیلان آب آبخوان، انجام شد. این شاخص بر پایه حجم مقادیر ورودی (hin) و خروجی (hout) انسانی به/یا از آبخوان و برای چهار رژیم مصرف آب شامل رژیم با حاکمیت طبیعی، رژیم با حاکمیت انسان، رژیم با زیادی آب و رژیم با کمبود آب تعریف شده است. پس از مشخص شدن وضعیت آبخوان های حوضه بر اساس این روش و نیز محاسبه میزان اضافه برداشت آب در هریک از آبخوان ها، به منظور بررسی امکان جابجایی مناطقی که رژیم کمبود آب را تجربه کرده اند به منطقه با مصرف طبیعی آب، دو سناریوی سازگاری، تعریف و به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که %50 از آبخوان های حوضه کرخه در دوره مورد مطالعه به شدت تحت تاثیر فعالیت های انسانی بوده اند. بیش ترین مقدار برداشت انسانی (471 میلی متر بر سال) حوضه و در واقع حداکثر اضافه برداشت نسبت به ورودی طبیعی، مربوط به آبخوان اسدآباد بوده است. بر اساس دو سناریوی سازگاری در نظر گرفته شده، با کاهش 10 تا 30 درصدی فعالیت های انسانی، حرکت از منطقه کمبود آب به منطقه با مصرف طبیعی آب را می توان در بسیاری از آبخوان های این حوضه انتظار داشت.

    کلیدواژگان: آب برگشتی، آبخوان، اضافه برداشت آب، امنیت غذا، تنش انسان منشا
  • محمد اسماعیل کمالی، علیرضا فرید حسینی *، حسین انصاری، محمدعلی غلامی سفیدکوهی صفحات 25-39

    در این تحقیق تعیین نیاز آبی و ضریب گیاهی ذرت در اراضی ایستگاه زراعی بابل در استان مازندران با استفاده از تصاویر لندست و الگوریتم سبال مدنظر قرار گرفت. لذا 11 تصویر ماهواره‌ای لندست 7 و 8 در دو سال 1393 و 1394 در طول دوره رشد ذرت تهیه شد. به‌منظور استفاده از الگوریتم سبال ابتدا داده‌های هر باند بر اساس ضرایب ارایه‌شده برای آن باند واسنجی شدند. سپس شار تابش خالص در سطح زمین و شار گرمای خاک با استفاده از تمامی شارهای تابشی ورودی و خروجی و محاسبه ضرایب آلبیدو، گسیلمندی سطحی، دمای سطح زمین و شاخص‌های گیاهی NDVI، SAVI و LAI بدست آمد. شار گرمای محسوس نیز با تعیین دو پیکسل سرد و گرم و در نظر گرفتن شرایط پایداری اتمسفر محاسبه شد. در انتها نقشه های نیاز آبی در طول دوره رشد ذرت بدست آمد که مقایسه آن با کتاب مرجع، سند ملی آب و فایو 56 بیانگر میزان RMSE برابر با 99/0، 09/1 و 65/0 میلی‌متر در روز بوده است. سپس با محاسبه تبخیر-تعرق مرجع به روش فایو-پنمن-مانتیث، مقدار ضریب گیاهی ذرت در دوره‌های مختلف رشد بدست آمد. این ضریب برای دوره میانی 24/1 بدست آمده است که 28، 8 و 3 درصد به ترتیب با مقدار پیشنهادی کتاب مرجع، سند ملی و فایو 56 اختلاف داشته است. برای نیمه اول دوره ابتدایی نیز 1/0 و برای نیمه دوم دوره ابتدایی 4/0 بدست آمد.

    کلیدواژگان: تابش خالص، تبخیر-تعرق، توازن انرژی، شار گرمای نهان، لندست
  • محمد کبارفرد، رامین فضل اولی *، مهدی ضرغامی، ابوالفضل اکبرپور صفحات 40-52

    با توجه به پیچیدگی‌های موجود در محیط‌های شهری، در سال‌های اخیر ریسک سیلاب در حوضه‌های شهری نسبت به حوضه‌های غیرشهری افزایش یافته است. سیل گرفتگی در مناطق شهری موجب وارد شدن خسارات زیادی به ساختمان‌ها و دیگر زیرساخت های شهری و کندشدن و یا توقف کامل سیستم‌های ترافیکی شده است. در این مقاله به مدیریت سیلاب شهری با هدف کاهش آب گرفتگی با به کارگیری روش‌های تکنیک توسعه کم اثر همچون روسازی متخلخل و ترانشه‌های نفوذ پرداخته شده است. برای این منظور با استفاده از نرم افزار EPA-SWMM5 شبکه جمع‌آوری آب‌های سطحی محدوده ای از منطقه 2 شهرداری کلانشهر تبریز مورد ارزیابی قرار گرفت و با چهار رخداد به هنگام مدل شبیه سازی، صحت‌سنجی و واسنجی شد. شبکه جمع‌آوری آب‌های سطحی در سه سناریو بر اساس به کارگیری نوع LID6 توسط مدل نهایی از لحاظ ظرفیت هیدرولیکی انهار و کاهش دبی اوج رواناب خروجی سیل بررسی شد. نتایج نشان داد که اکثر قسمت های شبکه شهری در سیلاب با دوره‌های بازگشت 2، 5 و 10 ساله، ظرفیت لازم زهکشی رواناب را نداشته است و به ترتیب 28، 45 و 48 درصد از طول شبکه موجود دچار شرایط بحرانی و آب‌گرفتگی شده است. همچنین روش توسعه کم اثر ترانشه نفوذ نسبت به روسازی متخلخل برای سیلاب با دوره‌های بازگشت 2، 5 و 10 ساله، در شرایط یکسان در حدود 8 الی 10 درصد، عملکرد بهتری را در کاهش دبی اوج رواناب خروجی از حوضه و کاهش خطر سیلاب در عین افزایش نفوذ به آب‌های زیرزمینی نشان داده است که به‌عنوان بهترین و کاراترین راه کار مدیریتی 7(BMP) برای محدوده مورد مطالعه، شناسایی شد.

    کلیدواژگان: بهترین راهکار مدیریتی (BMP)، روش توسعه کم اثر (LID)، سیلاب شهری، مدیریت سیلاب
  • نیلوفر فلاح رستگار *، محمدحسین نیک سخن صفحات 53-62

    با توجه به رشد سریع جمعیت، نیاز موجودات زنده به آب، کاهش روزافزون منابع آبی سالم و در دسترس و افزایش بیش از انتظار آلودگی آب‌ها ضروری است که برنامه‌ریزی و کنترل‌های کمی و کیفی منابع آبی با دقت بیشتری دنبال شود. در این مقاله حوضه آبریز کن واقع در شمال غربی تهران به عنوان منطقه مطالعاتی مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT به مدل‌سازی کمی و کیفی حوضه ی آبریز کن در سال های 1389-1349 پرداخته شد و سپس با استفاده از نرم افزار LARS_WG نتایج خروجی‌های بارش و دمای مدل HADCM3 با سناریوی A1B در دوره 1410-1390 استخراج گردید. با رویکرد بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آبی در حوضه آبریز از داده‌های مذکور به عنوان داده‌های اقلیمی ورودی به مدل SWAT استفاده گردید و مدل سازی کمی و کیفی حوضه برای این دوره صورت گرفت که در آن پارامتر کیفی نیترات مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از کاهش قابل توجه میزان دبی (کاهش11/5  درصدی) و افزایش غلظت نیترات (افزایش 26 درصدی)، در سال‌های آتی بود که می تواند تاثیرات مخربی بر حوضه آبریز داشته باشد.

    کلیدواژگان: بررسی کمی و کیفی، تغییر اقلیم، مدل SWAT، مدل LARS-WG
  • سهراب عزیزپور، علی شاهنظری *، میرخالق ضیا تبار احمدی، فاطمه کاراندیش صفحات 63-75

    این پژوهش با هدف کاهش هم‌زمان مصرف آب و کودهای شیمیایی و بهبود جذب عناصر غذایی در گیاه ذرت طی دو فصل زراعی سال های 1393 و 1394 در مزرعه پژوهشی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری صورت گرفت. تیمارهای آزمایش شامل تیمارهای آبیاری به‌عنوان عامل اصلی (آبیاری کامل (FI)، کم‌آبیاری تنظیم شده (PRD65) و کم‌آبیاری بخشی ریشه در سطح 65 درصد (PRD65)) و تیمارهای کوددهی به‌عنوان عامل فرعی (شامل 100 درصد کود شیمیایی (T1)، 50 درصد کود شیمیایی+ 5/5 تن ورمی‌کمپوست در هکتار (T2) و 11 تن ورمی‌کمپوست در هکتار (T3)) بود. نتایج نشان داد اعمال هم‌زمان PRD و تیمارهای کودی شامل ورمی‌کمپوست باعث صرفه‌جویی بیش تر در مصرف آب شد. تاثیر تیمارهای آبیاری بر تجمع عناصر غذایی نیتروژن، فسفر، پتاسیم، آهن، منگنز و روی معنی‌دار ولی بر تجمع مس معنی دار نشد. تاثیر تیمارهای کودی بر تجمع عناصر غذایی نیتروژن، فسفر، آهن، مس، منگنز و روی معنی‌دار ولی بر تجمع پتاسیم معنی‌دار نشد. اختلاف معنی‌داری بین تیمار PRD و تیمارکودی T2 با تیمار FI و تیمارکودی T2 از نظر تجمع عناصر غذایی و عملکرد مشاهده نشد. لذا در مجموع می‌توان اعمال تیمار کم‌آبیاری بخشی ریشه همراه با استفاده تلفیقی کود ورمی‌کمپوست+کود شیمایی را در راستای دستیابی به کشاورزی پایدار توصیه نمود.

    کلیدواژگان: نیتروژن، تنش خشکی، ماده آلی، مواد شیمیایی
  • احمد عسگری، عبد االه درزی نفت چالی * صفحات 76-87

    بهبود شرایط رطوبت خاک در شالیزارها به کمک سیستم زهکشی، بستر مناسبی برای کشت کلزای زمستانه فراهم می نماید. در پژوهش حاضر، به منظور بررسی تاثیر زهکشی زیرزمینی بر رشد این گیاه در اراضی شالیزاری، آزمایشی به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی با سه تکرار انجام گرفت. عامل اصلی شامل سیستم های زهکشی موجود در مزرعه متشکل از سه سیستم زهکشی زیرزمینی معمولی با اعماق زهکش90/0 و 65/0 متر و فواصل زهکشی 15 و 30 متر (D0.90L30، D0.65L30 و D0.65L15: D و L به ترتیب معرف عمق و فاصله زهکش ها می باشند) و یک سیستم زهکشی زیرزمینی دو عمقی شامل چهار خط زهکش به فاصله 15 متر با اعماق 65/0 متر و 9/0 متر به صورت یک در میان (Bilevel) بود. عامل فرعی نیز روزهای بعد از کاشت بودند. در طول دوره رشد، برای تعیین شاخص سطح برگ (LAI)، از 1326 برگ گیاه کلزا به صورت تصادفی نمونه گیری و سطح آن ها به طور مستقیم اندازه گیری و با نرم افزارDigimizer آنالیز شد. از نرم افزار DataFit9 برای بررسی معادلات ریاضی حاکم بر شاخص سطح برگ کلزا در شرایط متفاوت زهکشی، استفاده شد. خیز سطح ایستابی تا حد زیادی متناسب با الگوی بارش و افت آن تحت تاثیر کارکرد سیستم های زهکشی بود. از این نظر سیستم Bilevel با میانگین عمق سطح ایستابی 7/64 سانتی متر بهترین LAI را داشت. حداکثر LAI در 100 تا 114 روز بعد از کاشت رخ داد و بیش ترین آن نیز در سیستم زهکشی Bilevel با مقدار 71/4 مشاهده شد. ضمنا توابع زوج با درجات 6 و 8 پیش بینی دقیق تری از LAI در سیستم های متفاوت زهکشی ارایه دادند. بر اساس نتایج، سیستم زهکشی زیرزمینی دارای عمق و فاصله مناسب، با کنترل عمق سطح ایستابی در زیر ناحیه ریشه، سبب بهبود شاخص سطح برگ کلزا خواهد شد.

    کلیدواژگان: اراضی شالیزاری، زهکشی زیرزمینی، معادلات ریاضی، GDD
  • امیر اعظمی *، امیرحسین علی بیگی، علی اصغر میرک زاده، علیرضا دربان آستانه صفحات 88-99

    بدون شک، ساخت و بهره برداری از هر پروژه عمرانی مانند سدها و شبکه های آبیاری و زهکشی، در کنار اثرات مثبت غیرقابل انکار ، معمولا عوارض ناخواسته و ناگریز بر محیط زیست و مجموعه ویژگی های اقتصادی و اجتماعی یک منطقه برجای می گذارد. برهمین اساس در این مطالعه اثرات اجتماعی شبکه های آبیاری و زهکشی سد گاوشان و به دنبال آن واکاوی سطح رضایت بهره برداران از این شبکه ها مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا مقایسه ی سطح توسعه یافتگیشاخص های اجتماعی در روستاهای تحت پوشش شبکه ی آبیاری و زهکشی سد گاوشان ضروری به نظر رسید که نتایج نشان دهنده این است که روستای چشمه کبود بالاترین میزان را از نظر بهره مندی از شاخص های اجتماعی بهره برداری از شبکه های آبیاری و زهکشی در بین 6 روستا دارا است و بعد از این روستا، به ترتیب ضریب توسعه یافتگی روستاهای گوهرچقا، گنداب، سیاه چقا، جلوگیره و خوشینان علیا کاهش یافته است. به استناد داده هایجمع آوری شده، 88 درصد از بهره برداران اذعان داشته اند که شبکه های آبیاری و زهکشی مذکور برای آن ها منفعت داشته و 12 درصد از بهره برداران هیچ منفعتی نبرده اند. نتایج حاصل از میزان برخورداری روستاییان از هر کدام از منافع حاصل از  به کارگیری شبکه های آبیاری و زهکشی نشان دهنده این است که افزایش درآمد از طریق کشاورزی مهم ترین منفعت حاصل از شبکه های آبیاری و زهکشی بوده که 5/81 درصد از روستاییان از آن بهره مند شدند. از سویی، نتایج حاصل از میزان برخورداری روستاییان از هر کدام از مضرات حاصل از به کارگیری شبکه های آبیاری و زهکشی نشان دهنده این است که به ترتیب میزان اولویت افزایش نزاع و درگیری در بین کشاورزان از مهم ترین مضرات حاصل از به کارگیری شبکه های آبیاری و زهکشی بوده که 28 درصد از بهره برداران از آن متضرر شدند.

    کلیدواژگان: سد گاوشان، شبکه های آبیاری و زهکشی، اثرات اجتماعی، رضایتمندی
  • سید حسین مجتهدی، محمود فغفور مغربی * صفحات 100-110

    گرادیان هیدرولیکی در انتهای پایین دست و دبی نشت عبوری از زیر بند انحرافی می تواند توسط آب بند کنترل شود. در این مقاله، با استفاده از تیوری نگاشت همدیس و در حالت عمق نامحدود لایه نفوذناپذیر، معادلات گرادیان هیدرولیکی نسبت به فاصله از پایین دست سازه و همچنین دبی نشت بدست آمده است. همچنین با توجه به معادلات بدست آمده، نمودارهایی در خصوص تغییرات دبی عبوری نسبت به فاصله از پایین دست سازه و همچنین طول لازم آب بند تولید شد. مسئله برای سه حالت مختلف آب بند قایم در انتهای پایین دست، آب بند قایم در انتهای بالادست و دو آب بند قایم در بالادست و پایین دست حل گردید. نتایج نشان داد تاثیر وجود دو آب بند در بالادست و پایین دست در کاهش دبی نشت بیش تر از وجود یک آب بند در بالادست و یا همان آب بند در پایین دست است. همچنین در یک نسبت ثابت طول سازه  به طول آب بند ، وجود آب بند در پایین دست تاثیر بیش تری در کاهش دبی نشت نسبت به آب بند بالادست دارد به طوری که اگر  باشد، در فاصله  از انتهای پایین دست سازه، تاثیر آب بند پایین دست در کاهش دبی نشت، 6 درصد بیش تر از آب بند بالادست می باشد.

    کلیدواژگان: آب بند، بند انحرافی، گرادیان هیدرولیکی، نشت، نگاشت همدیس
  • محمدتقی اعلمی، حبیبه عباسی عباسی*، محمدحسین نیک سخن صفحات 111-118

    هدف این مطالعه، واسنجی اتوماتیک مدل کیفیت آب در شبیه‌سازی دمای مخزن می‌باشد. در این مطالعه، از مدل CE-QUAL-W2 جهت شبیه سازی دمای آب مخزن سد علویان واقع در استان آذربایجان شرقی استفاده شد. تحلیل عدم قطعیت در بعضی مدل‏ها مانند CE-QUAL-W2 به دلیل پیچیدگی و هزینه محاسباتی بالا بسیار مشکل بوده و بسیار نادر است. در این تحقیق، جهت واسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل CE-QUAL-W2 از نسخه دوم الگوریتم برازش متوالی عدم قطعیت یا همان SUFI-2 استفاده گردید. نتایج حاصل با استفاده از معیار میانگین خطای مطلق به عنوان تابع هدف و دو فاکتور اندازه‌گیری عدم قطعیت  و  مورد ارزیابی قرار گرفتند. واسنجی مدل در دوره آبان ماه سال 1386 تا شهریور سال 1387 و اعتبارسنجی آن در طی مهرماه سال 1387 تا شهریور ماه سال 1388 انجام گرفت. میانگین خطای مطلق دما در دوره واسنجی و تایید مدل به ترتیب 27/1 و 76/1 درجه سانتی گراد شبیه‌سازی گردید. مقدار فاکتور عدم قطعیت  در دوره واسنجی و تایید مدل به ترتیب 53/0 و 4/0 بدست آمد. نتایج نشان دهنده همگرایی مناسب داده‌های مشاهداتی و اندازه‌گیری شده در طول دوره شبیه‌سازی بود.

    کلیدواژگان: الگوریتم 2-SUFI، شبیهسازی دمای آب، عدم قطعیت، مدل W2-QUAL-CE، واسنجی
  • ابراهیم نوحانی*، ادریس معروفی نیا، خبات خسروی صفحات 119-129

    آب زیرزمینی از منابع مهم تامین آب شیرین مورد نیاز انسان است. کشور ایران با شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک و میانگین بارش سالانه حدود 250 میلی متر یکی از کم بارش ترین کشورهای جهان محسوب می شود. در این تحقیق از روش آماری نسبت فراوانی (FR) بر پایه GIS برای شناسایی و پهنه بندی مناطق دارای پتانسیل آب زیرزمینی دشت الشتر در استان لرستان استفاده شد. اولین قدم در این تحقیق، شناسایی فاکتورهای موثر بر رخداد و وقوع آب زیرزمینی می باشد. بدین منظور هفت فاکتور موثر که شامل شیب، طبقات ارتفاعی، کاربری اراضی، انحنای زمین، شاخص توان رودخانه (SPI)، زمین شناسی و شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI) مطابق با مطالعات گذشته شناسایی و تهیه شدند. همچنین از بیست و هشت حلقه چاه موجود در منطقه که دارای آبدهی بالای 11 مترمکعب بر ساعت بودند، بیست حلقه چاه برای آموزش مدل و هشت حلقه چاه برای اعتبار سنجی به کار گرفته شد. نقشه تهیه شده در نهایت به پنج کلاس دارای پتانسیل خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد طبقه بندی شدند. طبق اعتبارسنجی صورت گرفته، مدل نسبت فراوانی دارای صحت 85 درصدی برای تهیه نقشه های پتانسیل یابی منابع آب زیرزمینی دشت الشتر می باشد. نتایج نشان داد که حاشیه های شمالی و غربی دشت دارای پتانسیل بالا و مرکز دشت دارای پتانسیل متوسط می باشد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، دشت الشتر، نسبت فراوانی، نقشه های پتانسیل یابی، GIS
  • فاطمه حاجی آبادی، فرزاد حسن پور *، مصطفی یعقوب زاده، حسین حمامی صفحات 130-142

    خشک سالی پدیده‌ی طبیعی و مستمر اقلیمی است که به طور معمول در تمامی مناطق دنیا رخ می‌دهد ولی ویژگی‌ها، نوع و شدت آن‌ها از یک منطقه با منطقه دیگر متفاوت است. خشک سالی یک پدیده خزنده بوده به طوری که ابتدا و انتهای مشخصی ندارد و شدت تاثیر کم تر اما سطح بیش تری را نسبت به دیگر بلایا مانند: سیل، زلزله و... دارا می باشد،که در نهایت خسارات بیش تری را نسبت به بلایای دیگر سبب می شود. آستانه خشک سالی با توجه به شرایط مکانی متفاوت است، بنابراین برای حذف اثرات مکانی، آمار نقطه ای یک ایستگاه و به عنوان ایستگاه شاخص هر منطقه قابل استفاده است.در این مطالعه با استفاده از نرم افزار SC-PDSI شدت خشک سالی پالمر برای ایستگاه سینوپتیک بیرجند طی دوره‌ی آماری 2014-1985، در مقیاس سالیانه وماهیانه محاسبه گردید و همچنین روند خشک سالی با استفاده از آزمون های آماری من کندال و پتیت، بررسی شد و در ادامه ارتباط بین شاخص های خشک سالی و عملکرد نسبی محصول گندم دیم بررسی شد. با استفاده از آزمون های همگنی مشخص شد که داده های بارندگی و دمای هوای ایستگاه همگن بوده و آزمون کفایت داده ها نشان داد که یک دوره 30 ساله برای پایش خشک سالی منطقه کافی می باشد. نتایج تحقیق نشان داد که تغییرات ناگهانی سری زمانی SPI سالیانه و ماهیانه در سطح 5 درصد معنی‌دار است که نقطه تغییر آن ماه می سال 1998 می‌باشد. همچنین در مورد شاخص PDSI سالیانه و ماهیانه، نتایج حاکی از آن است که تغییرات ناگهانی سری زمانی PDSI سالیانه در سطح 5 درصد معنی‌دار است که نقطه تغییر آن ماه فوریه سال 2000 می‌باشد. همچنین شاخص های SPI و PDSI روندی همسو با شاخص زراعی عملکرد نسبی گندم دیم داشت و بعد از نقطه تغییر، مقدار ضریب همبستگی شاخص PDSI با عملکرد نسبی گندم دیم 7/0 و میزان همبستگی شاخصSPI  با عملکرد نسبی گندم دیم 55/0 بدست آمد.

    کلیدواژگان: آزمون من - کندال و پتیت، خشک سالی کشاورزی، روند خشک سالی، عملکرد نسبی، گندم دیم
  • ساناز دایی، میثم سالاری جزی *، خلیل قربانی، مهدی مفتاح هلقی صفحات 143-152

    مدل متداول شماره منحنی (SCS-CNT) که بر اساس کاربرد جدول پیشنهادی توسط سازمان حفاظت خاک آمریکا (SCS) است به طور گسترده ای توسط محققین و مهندسین مورد استفاده قرار می گیرد. لیکن ممکن است ویژگی های حوضه آبریز مورد بررسی کاملا متفاوت با شرایط استخراج مدل SCS-CNT باشد. واسنجی مدل شماره منحنی (SCS-CNC) می تواند یک راه حل در این زمینه باشد. در این مطالعه، 37 رویداد بارش - رواناب در پنج حوضه آبریز تمر، گالیکش، نوده، وطنا و کچیک (به ترتیب با مساحت های 1527، 45/401، 65/789 ، 77/10 و 36 کیلومترمربع) در استان گلستان مورد بررسی قرار گرفت و از 14 رویداد برای مقایسه مدل های SCS-CNT و SCS-CNC استفاده گردید. مقایسه نتایج بر اساس معیارهای آماری ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ناش - ساتکلیف (NSE) و خطای برآورد دبی اوج (PEP)  صورت گرفت. معیارهای RMSE و NSEدر 79% موارد بهبود دقت برآورد هیدروگراف و معیار PEP در 86% موارد بهبود دقت برآورد دبی اوج در مدل SCS-CNC نسبت به مدل SCS-CNT را تایید کردند. مدل های SCS-CNC و SCS-CNT به ترتیب در 8 و 7 رویداد منجر به کم برآوردی و در 6 و 7 رویداد موجب بیش برآوردی دبی اوج شده اند. نتایج موید آن است که کاربرد مدل واسنجی شده شماره منحنی موجب بهبود نتایج شبیه سازی در پنج حوضه مورد مطالعه شده است.

    کلیدواژگان: دبی اوج، سیلاب، هیدروگراف، (CN)
  • مرجان قوچانیان، بیژن قهرمان *، علی نقی ضیایی، مرتضی صادقی صفحات 153-164

    نفوذپذیری از مهم ترین پارامترهای فیزیکی خاک است، که نقش مهمی در چرخه هیدرولوژی ایفا می‏کند. تغییرپذیری مکانی خاک ها در تحلیل مسایل مربوط به جریان آب در خاک، در سطوح بزرگ مانند حوضه آبریز کاری بسیار مشکل و پرهزینه است. استفاده از روش‏های مقیاس‏سازی راه حلی کاربردی در رابطه با مسایل تغییرپذیری خاک‏ها می‏باشد. بعد از ارایه نظریه محیط های متشابه، روش‏های مقیاس‏سازی برای غلبه بر مشکل تغییرپذیری خاک‏ها ارایه شدند. در این تحقیق، معادله ریچاردز در گستره وسیع رطوبتی (رطوبت اشباع تا مقدار باقی مانده رطوبت) برای خاک های شنی حل شد و با استفاده از مقیاس‏سازی نتایج حاصل از حل این معادله، مقادیر نفوذ تجمعی مقیاس‏شده ارایه شد. این مقادیر با شکل سه جمله ای معادله فیلیپ تقریب زده شد و با استفاده از مدل های رگرسیونی، به ازای هر جمله از این معادله، رابطه‏ای تجربی برای نفوذ آب در خاک ارایه شد. سپس با استفاده از دو خاک شنی و رسی و در رطوبت مشخص، عملکرد رابطه ی تجربی برای دو سناریوی زمان مقیاس شده 1/0 و 01/0 که شامل زمان های کوتاه و طولانی می باشند سنجیده شد. از میان چهار سناریوی موجود، بیش ترین مقدار خطای جذر میانگین مربعات برابر 0053/0 برای خاک رسی و برای زمان های طولانی به دست آمد. علت بالا بودن این معیارنسبت به سایر سناریوها، تاثیر نیروی ثقل در زمان های طولانی محاسبه شده بود که شرط کاربرد روش مقیاس سازی مورد استفاده در پژوهش، عدم تاثیر نیروی ثقل بر نیروی مویینگی می باشد. همچنین، رابطه نفوذ ارایه شده با مقایسه داده های مزرعه‏ای اندازه‏گیری شده توسط بری و همکاران (Barry et al., 1995) روی خاک شنی با ارتفاع ثابت آب روی سطح خاک و بوهنه و همکاران (Bohne et al.,1993) که با استفاده از شبیه ساز باران، آزمایش نفوذ را انجام دادند، روی دو خاک رسی در شرایط کشت شده و بدون پوشش مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که رابطه مذکور قادر است تخمین قابل قبولی (با بیش ترین خطای جذر میانگین مربعات 3%) نسبت به مقادیر اندازه گیری شده نفوذ آب در خاک ارایه دهد.

    کلیدواژگان: معادله ریچاردز، معادله سه جزیی فیلیپ، مقیاس سازی، نفوذ
  • مازیار بهرامی *، علی مختاری، مهدی بهرامی صفحات 165-174

    یکی از مهم‌ترین اجزای بیلان آبی در یک حوضه و یا در یک دشت تبخیر - تعرق پتانسیل () می‌باشد. اندازه‌گیری این پارامتر به صورت میدانی کاری بسیار وقت‌گیر و هزینه‌بر است. بنابراین سنجش از دور با امکاناتی که فراهم آورده است ما را قادر ساخته تا با در نظر گرفتن بیلان انرژی در یک محدوده بتوانیم مقدار انرژی رسیده به زمین را که صرف تبخیر - تعرق (ET) می‌شود محاسبه کنیم. از این رو، در این تحقیق با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست 7 و 8 و معادله پرستلی - تیلور (معادله محاسبه  بر پایه تابش) میزان  گیاه محاسبه شد. الگوریتم محاسبه  ماهواره‌ای با به کارگیری چهار معادله محاسبه  بر اساس تابش (پرستلی - تیلور)، آیرودینامیک، ترکیبی (پنمن) و اختلاف دمای روزانه (هارگریوز) مورد ارزیابی قرار گرفت. داده‌های هواشناسی از هفت ایستگاه مختلف در دشت قزوین دریافت شد. نتایج نشان داد که الگوریتم ارایه شده به خوبی قادر به تخمین  در ایستگاه‌های هواشناسی می‌باشد. این الگوریتم بیش ترین همبستگی را با  برابر با 95/0 و  برابر با 6/0 با معادله پرستلی - تیلور به دست آمده از داده‌های هواشناسی داشت. همچنین با ارزیابی این الگوریتم در سطح پوشش گیاهی گندم در دشت قزوین، مشخص شد که این الگوریتم به خوبی قادر به تشخیص گیاه در سطح زمین است و مقادیر  را با توجه به تغییرات در روند رشد گیاه به صورت دقیق‌تر نسبت به  های به دست آمده از داده‌های هواشناسی برآورد می‌کند. بنابراین، این الگوریتم با در نظر گرفتن سطح پوشش گیاهی می‌تواند مقادیر بهتر و دقیق‌تری را از  ارایه نماید.

    کلیدواژگان: پرستلی - تیلور، تبخیر - تعرق پتانسیل، تصاویر لندست، سنجش از دور
  • فرزاد درویش مجنی، سعیدرضا خداشناس *، عبدالرضا ظهیری صفحات 175-185

    تاکنون تحقیقات زیادی برای تعیین توزیع عرضی سرعت جریان و نیز محاسبه دبی در مقاطع مرکب در حالت بستر صلب انجام شده است. این در حالی است که مقاطع مرکب رودخانه ای دارای بستر آبرفتی بوده و از نظر هیدرولیکی تفاوت زیادی با کانال های مرکب با بستر صلب دارند. در حالت بستر رسوبی به دلیل اثر متقابل جریان و رسوبات کف ، فرم بستر به شکل موج دار در می آید و باعث تغییر ضریب زبری آبراهه می شود. همچنین الگوی جریان در مقاطع مرکب سه بعدی بوده و بهتر است از مدل های ریاضی سه بعدی برای حل مسایل هیدرولیکی این مقاطع استفاده شود. در این تحقیق، با استفاده از نرم افزار FLOW-3D، تغییرات دوبعدی و سه بعدی سرعت جریان در مقاطع مرکب مستقیم با بستر صلب و آبرفتی شبیه سازی شده و با داده های آزمایشگاهی از موسسه تحقیقات والینگفورد4 مقایسه شده است. برای این منظور از داده های توزیع عرضی سرعت و روابط دبی - اشل دو کانال بزرگ مقیاس ذوزنقه ای شامل FCF-A با بستر بتنی و FCF-C با بستر ماسه ای استفاده شد. نتایج نشان داد که منحنی های هم سرعت و نیز توزیع عرضی سرعت جریان به دست آمده از نرم افزار FLOW-3D مطابقت مناسبی با داده های آزمایشگاهی در هر دو بخش مقطع اصلی و دشت های سیلابی دارند. همچنین نتایج این مقایسه ها نشان داد که مقادیر دبی کل جریان به دست آمده از نرم افزار FLOW-3D مطابقت بسیار خوبی با داده های آزمایشگاهی دارد به طوری که حداکثر و میانگین خطای نسبی این نتایج برای کانال با بستر صلب به ترتیب 5/5 و 7/2 درصد و برای کانال با بستر آبرفتی به ترتیب 6 و8/3 درصد بدست آمد. در نهایت نتایج به دست آمده از نرم افزار FLOW-3D با نتایج روش یک بعدی تجزیه قایم مقطع مرکب، روش مقطع واحد، نرم افزار HEC-RAS، روش کوهرنس5، روش تقسیم مقطع وزنی، مدل تبادل دبی و نیز نتایج مدل ریاضی مقایسه شدند. این مقایسه کارایی و عملکرد مناسب تر نرم افزار FLOW-3D در شبیه سازی هیدرولیکی جریان در مقاطع مرکب با بستر صلب و آبرفتی را تایید نمود.

    کلیدواژگان: بستر رسوبی، توزیع عرضی سرعت، مقاطع مرکب، نرم افزار FLOW-3D، واسنجی
  • سعید فرزین *، سید فرهاد موسوی، محمدرضا حسنوند، امیرحسین سلیمی، مهسا دوست محمدی صفحات 186-198

    بروز مشکل در هر یک از بخش های شبکه های آب‏رسانی، در اثر پدیده های ناشی از نوسانات فشار و یا سرعت، می تواند سبب ایجاد اختلال در زندگی مصرف کنندگان گردد. برای جلوگیری از بروز این گونه مشکلات، طراحی مناسب و مدیریت بهینه شبکه ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر، کنترل فشار و سرعت جهت جلوگیری از بروز مشکلات در شبکه آب‏رسانی بررسی شده و همچنین مشخصات هیدرولیکی جریان در لوله ها توسط شبکه عصبی مصنوعی پیش بینی ‌گردید. در این راستا، ابتدا با زون بندی شهر کنگاور در استان کرمانشاه (به عنوان مطالعه موردی) به نواحی شش گانه براساس پارامترهای توزیع، ترسیم شبکه های آب‏رسانی فضای سبز برای شهر با دوره طرح 10ساله و جمعیت هدف 95 هزار نفر، بر اساس الگوی آبیاری 22 ساعته در شبانه روز و سرانه فضای سبز 6/29 مترمربع در انتهای دوره طرح انجام گردید. سپس، با استفاده از نرم افزار EPANET به تحلیل فشار، سرعت و دبی در شبکه پرداخته شد. براساس نتایج حاصل، بیشینه فشار در گره 3-3 در ناحیه سوم فشاری روی داد که در حدود 100 متر آب است و بیشینه میزان سرعت در شبکه، در حدود 4/1 متر بر ثانیه به‏دست آمد. همچنین، نتایج نشان داد که دبی استفاده شده برای شبکه با توجه به قطر لوله ها و مسیرهای انتخابی در نواحی مختلف در محدوده مناسب می باشد. در ادامه، با استفاده از مقادیر اندازه گیری شده، شبکه عصبی مصنوعی آموزش داده شد و شبکه بهینه با ضرایب همبستگی 87/0 و 85/0 به ترتیب برای فاز آموزش و آزمون، انتخاب شد. سپس دبی، سرعت و افت جریان لوله توسط شبکه بهینه پیش بینی گردید. نتایج نشان دهنده قابلیت بالای شبکه عصبی مصنوعی در تحلیل و پیش بینی مشخصات هیدرولیکی لوله های شبکه آب‏رسانی بود.

    کلیدواژگان: افت فشار، شبکه عصبی مصنوعی، کنگاور، مدیریت شبکه آب‏رسانی، EPANET
  • هدیه پوریزدان خواه، محمدرضا خالدیان *، تیمور رضوی پور، مجتبی رضایی صفحات 199-208

    با توجه به تغییر اقلیم و خشک سالی های اخیر، مدیریت صحیح سامانه های آبیاری و منابع آب، بسیار با اهمیت است. از طرفی رسیدن به میزان محصول بهینه با توجه به کمبود آب، مستلزم برآورد درست میزان آب مورد نیاز گیاه است به طوری که مانع از هدر رفت آب و یا ایجاد تنش آبی در گیاه شود.در این پژوهش، میزان تبخیر-تعرق گیاه مرجع طی سه سال زراعی با استفاده از لایسیمتر اندازه گیری شد. سپس با نرم افزار Ref-ET، میزان تبخیر-تعرق مرجع با 16 معادله تجربی با استفاده از داده های هواشناسی، برآورد شد. معنی دار بودن اختلاف مقادیر اندازه گیری و برآورد شده با استفاده از نرم افزار SPSSسنجیده شد که معادله های تجربی هارگریوز و پریستلی تیلور و پنمن (فایو) به عنوان مناسب ترین روش ها برای منطقه رشت انتخاب شدند. سپس، برای داده های به دست آمده از دو سال زراعی و با اعمال رگرسیون غیرخطیدر نرم افزار SPSS، ضرایب بهینه برای دو معادله ی هارگریوز و پریستلی تیلور برآورد شد و با استفاده از داده های به دست آمده در سال سوم واسنجی صورت گرفت. مقادیر RMSEو nRMSEبرای ارزیابی محاسبه شد که به ترتیب برای معادله هارگریوز بهینه شده 20/0 میلی متر بر روز و 60/4 درصد و برای معادله پریستلیتیلور بهینه شده به ترتیب 22/0 میلی متر بر روز و 5/4 درصد به دست آمد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، پریستلی تیلور، رشت، رگرسیون غیرخطی، هارگریوز
  • محبوبه زارع زاده، سعید مرید *، نعمت الله کریمی، کاوه مدنی، فرشاد فاطمی صفحات 209-221

    در برنامه ریزی برای حوضه های آبریز پر چالش فرامرزی مانند هیرمند، از مهم ترین موارد، ظرفیت توسعه کشاورزی در آن ها می باشد. این مهم، هدف این تحقیق قرار گرفته و در آن ابتدا تغییرات کاربری اراضی طی سال های 1369 و 1392 با استفاده از تصاویر ماهواره ای و روش طبقه‌بندی شی گرا مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش کشت های آبی از 10 هزار کیلومترمربع در سال 1369 به حدود 18 هزار کیلومترمربع در سال 1392 و کاهش حدود 70 درصدی سطح اراضی دیم می‌باشد. در ادامه براساس روش ژیومد و تحلیل های زنجیره مارکوف، احتمال تغییرات کاربری اراضی آبی در این حوضه و چشم انداز تغییرات مکانی - زمانی آن مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس مجموع، سطح زیر کشت در افق آتی برابر با 25465 کیلومترمربع قابل پیش بینی است که نشان دهنده توان 7465 کیلومترمربع توسعه، می‌باشد. اما این سطح بدون در نظر گرفتن محدودیت منابع آب می‌باشد که با لحاظ کردن این محدودیت، حداکثر سطح توسعه برابر با 4366 کیلومترمربع می باشد. بررسی موقعیت مکانی این تغییرات نشان دهنده توسعه در مناطق پایین دست سد کجکی و زیرحوضه ارغنداب می‌باشد که تهدیدی برای امنیت و محیط زیست شرق کشور محسوب می‌گردد. از طرفی نیز با توجه به سیاست های دولت برای کشت فرا مرزی، این ظرفیت می تواند برای تعاملات دو کشور و حصول مدیریت برد - برد در حوضه هیرمند مورد توجه قرار گیرد.

    کلیدواژگان: حوضه آبریز هیرمند، کاربری اراضی، طبقه بندی شی پایه، تصاویر ماهواره ای
  • محسن عزیزی، علی شهیدی * صفحات 222-238

    از بخش های مهم در سیاست حفاظت از منابع آب زیرزمینی به منظور جلوگیری از مخاطرات سلامتی و زیست محیطی، تعیین حریم حفاظتی چاه می باشد. در این تحقیق ضمن معرفی روش های شعاع ثابت محاسبه ای، تحلیلی KLF و Wysslingو مدل عددی به عنوان متداول ترین روش ها جهت تعیین حریم حفاظت کیفی چاه، به منظور مقایسه روش های مذکور از داده های 6 حلقه چاه شرب روستایی دشت بیرجند استفاده گردید. نتایج تحقیق نشان می دهد کهحریم کیفی ترسیمی روش شعاع ثابت محاسبه ای بخش قابل ملاحظه ای از حریم کیفی ترسیم شده توسط مدل عددی در بخش بالادست چاه را در بر نمی گیرد. حریم کیفی ترسیمی روش های تحلیلی Wyssling و KLF در مقایسه با حریم کیفی مدل عددی از نظر شکل ظاهری باریک و کشیده بوده و بخش قابل ملاحظه ای از فواصل جانبی حریم مدل عددی را پوشش نمی دهند وحریم حفاظتیکیفی بالادست محاسبه شده همواره از حریم کیفی بالادست مدل عددی بیش تر می باشد. بهترین هم پوشانی حریم روش های شعاع ثابت محاسبه ای، تحلیلی Wysslingو KLF با حریم کیفی عددی به ترتیب با درصد کارآمدی12/67%، 35/64% و 03/60% برای زمان حرکت یک سال می باشد و با افزایش زمان حرکت از هم پوشانی آن ها با مدل عددی کاسته می شود. به طور کلی مدل عددی دقیق ترین روش جهت ترسیم حریم حفاظت کیفی چاه می باشد ولی در صورت عدم وجود داده، زمان، سرمایه و تخصص کافی استفاده از روش های ساده تری مانند شعاع ثابت و تحلیلی نیز از دقت قابل قبول برخوردار خواهد بود.

    کلیدواژگان: حریم حفاظتی، دشت بیرجند، مدل عددی
|
  • Farinaz Shoja Talatapeh *, Davood Farsadizadeh, Ali Hosseinzadeh Dalir, Javad Behmanesh, Mohammad Reza Nikpour Pages 1-12

    Contractions are widely used in channels with supercritical flow, such as water conveyance systems from dams to tunnel spillways, chutes and flood delivery conduits. Technically, production and development of the mentioned waves are undesirable due to water depth increase because of several times increasing of inflow water depth, its spread at a wide range in downstream of channel and water surface roughness. Any weak design of channels under supercritical condition can cause to scour bed and wall the channel, damage to equipment in the flow direction, raising maintenance costs and reduce water conveyance efficiency. In the present research, the formation of shock waves in contractions of open-channel with trapezoidal sections was investigated using experimental and numerical models. The length of transition walls (0.5 and 1m) and angle of side walls (35º, 45º, 60º and 70º) were intended as geometric variables. In different point of shock waves the values of height and instantaneously velocity were measured in the contractions for Froude number and convergence ratio 7.26 and 0.5 respectively. In this research Flow-3D software and in order to simulate turbulent flow, the k-ε RNG model was used. Experimental results showed that increasing the angle of side walls and reducing the length of transition walls caused increment of the shock waves height and velocity. The average relative errors of calculation of shock waves height for different angles: 35º-70º and length of transition walls: 0.5m and 1m were respectively in the range of 4.29-5.06 and 2.28-3.14 percent. Also, the average relative errors of calculation of shock waves velocity for mentioned models were respectively in the range of 3-4.90 and 5.68-7.63 percent.

    Keywords: Instantaneously velocity, Supercritical flow, Trapezoidal section, Turbulence model
  • Samaneh Ashraf, Amin Alizadeh *, Mohammad Mousavi-Baygi, Mohammad Bannayan, Mahdi Jabbarinoghabi, Hossein Dehghanisanij Pages 13-24

    In recent decades, dramatic global population growth along with other related factors such as economic and industrial development, land use/cover change has contributed to an overall effects on water security and environmental problems around the world. To sustainable water management, quantifying the impacts of human activities on local hydrological cycle and water yield is essential in order to control balance between water demand and supply and increasing water security. This paper aims to offer a better characterization of human activities on groundwater stress and sustainability. Herein, we presented an approach for evaluation of water budget to facilitate understanding of the entire flow system of the aquifer in order to inform sustainable water resources management. We used a simple approach for quantifying direct human-hydrologic interactions by analyzing the aquifers’ water budget including human withdrawals (Hout) and return flows (Hin) according to water-balance equation and then normalized them relative to the net flux (Net Flux). Based on the normalized values of human inflow and outflow, the water-use regimes can be classified as surcharged (S), depleted (D), natural-flow dominated (Nf), and human-flow dominated (Hf). In addition we determine groundwater overdraft as a ratio between human withdrawals (Hout) and Recharge (RT) in order to evaluate the flow condition relative to the human water use. Finally we considered two adaptation scenarios to investigate probability of shift of aquifers that are located to depleted regime area to natural-flow dominated area. The results show that half of the studied aquifers in the Karkheh River Basin are of natural-flow dominated type while the rest are depleted. The Asadabad aquifer shows the highest amount (471 mm/yr) of human withdrawals (Hout) in this basin; actually highest overdraft relative to natural recharge to aquifer. Based on investigation of adaption scenarios, we explored that considering adaptation scenarios and decreasing human activities between 10 to 30 percent can be very useful for some aquifers in this basin.

    Keywords: Aquifer, Return flow, Anthropogenic stress, water overdraft, Food security
  • Mohammah Esmaiel Kamali, Alireza Faridhoseini *, Hossien Ansari, Mohammad Ali Gholami Sefidkouhi Pages 25-39

    The determination of maize water requirement and crop coefficient in Babol agrigultural research station in Mazandaran province using Landsat images and SEBAL algorithm was considered in the current study. Therefore, 11 satellite images of Landsat8 and Landsat7 during maize growth period in 2014 and 2015 were prepared. For using SEBAL, each band data was calibrated according to their corresponding coefficients. Then, net radiation flux on the ground surface and soil heat flux was calculated based on input and output radiation fluxes and computation of albedo, surface emissivity, ground surface temperature, and crop indices such as NDVI, SAVI and LAI. Sensible heat flux is also calculated by computation of friction velocity, aerodynamic resistance to heat transport and consideration of cold and hot pixels and atmospheric stability conditions. Finally, maize water requirement maps during growth period were prepared which had RMSE equals to 0.99, 1.09 and 0.65 mm/day compared to Reference Book, National Water Document and FAO56. Then, by computing reference evapotranspiration, maize crop coefficient in different growth stages was determined. This coefficient was 1.24 for mid stage which had 28, 8 and 3 percent difference with Reference Book, National Water Document and FAO56.

    Keywords: Energy balance, Evapotranspiration, Landsat, Net radiation, Sensible heat flux
  • Mohammad Kobarfard, Ramin Fazloula *, Mahdi Zarghami, Abolfazl Akbarpour Pages 40-52

    Due to the complexities of the urban environment, in recent years flood risk in urban basins in comparison with non-urban basins has increased. Flooding in urban areas, causes damage to buildings and other large urban infrastructure and it slow down or completely hinder traffic system. In this paper, urban flood management to reduce flooding low-impact development techniques, using methods such as porous pavement and infiltration trenches are discussed. For this purpose, using the software EPA-SWMM, in an area of Tabriz municipality, a network of surface water collecting was assessed and with four events at the time of simulation model, it was validated and calibrated. The network collects surface water in the three scenarios underlying the adoption of the final version of the LID by hydraulic capacity of streams and reducing peak flood runoff was investigated. The results showed that the majority of the urban network in flood return periods of 2, 5 and 10 years old, storm water drainage do not have the necessary capacity and respectively 28, 45 and 48 percent of the network will be flooded in critical situations. Well as the LID trenches influence over Porous Pavements for return periods of 2, 5 and 10 years old, in the same condition in about 8 to 10 percent better performance in reducing peak runoff from watersheds and reduce flood risk while increasing groundwater is an important breakthrough as the best and most efficient way of management (BMP) for the study area were identified.

    Keywords: Best Management Practices (BMP), Low-Impact Development (LID), Urban Floods, Flood Management
  • Niloofar Falah Rastegar *, Mohammad Hossien Niksokhan Pages 53-62

    Given the rapid growth of the population, The living organism's need to water, significant decrement in safe and available drinking water resources and an unexpected increase in water pollution, it is essential thah water resources ‘quality planning and quantitative controlling’ to be more closely monitored. In this thesis, the Kan catchment located in the northwestern part of Tehran is considered as the study area. in this research, the quantitative and qualitative modeling of the watershed was conducted in 1971-2010 using the SWAT hydrological model, then, the results of the rainfall and temperature outcomes of the HADCM3 model with the AIB scenario for the period of 2011-2030 were extracted using the LARS_WG software. Then the collected data were used as the climate input data into the SWAT model followed by measuring the quantitative and qualitative modeling of the basin for this period in which the qualitative parameter of nitrate were reviewed. The results of the comparison highlighted the fact that there is a significant decrease in the amount of discharge besides an increase in the concentration of nitrate in coming years which could leave a set of destructive effects over the catchment.

    Keywords: Quantitative, qualitative study, climate change, SWAT model, LARS-WG model
  • Sohrab Azizpour, Ali Shahnazari *, Mirkhalegh Ziatabar Ahmadi, Fatemeh Karandish Pages 63-75

    In order to reduce water and chemical fertilizer consumption and improved nutrient uptake in a maize field in Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University this research were carried out during years 2015 to 2016. Main plot consisted of irrigation treatment (Full irrigation (FI), deficit irrigation (DI) and partial root zone drying irrigation (PRD)). Sub plot consisted of fertilizer treatment (chemical fertilizer (T1), 50% chemical fertilizer 5.5 tons per ha of vermicompost (T2) and 11 tons per ha of vermicompost (T3)). The result showed that the simultaneous application of PRD and vermicompost save more water. The effect of irrigation treatment on N, P, K, Fe, Zn and Mn was significant but no significant on Cu. The effect of fertilizer treatment on N, P, Fe, Cu, Zn and Mn was significant but no significant on K. There was no significant effect between PRD and T2 treatment with FI and T2 treatment on concentrations of nutrients and yield. Therefore, simultaneous use of partial root zone drying with vermicompost in combination with chemical fertilizers is recommended to achieve sustainable agriculture.

    Keywords: Drough stress, Organic matter, Chemical fertilizer
  • Ahmad Asgari, Abdollah Darzi-Naftchali * Pages 76-87

    Improving soil water situation in the paddies by subsurface drainage systems provides suitable condition for the cultivation of winter canola. In order to evaluate the effect of subsurface drainage on the winter canola growth in paddy fields, an experiment was conducted as split plot in a randomized complete block design with three replications. The main factor involved farm drainage system consists of three conventional drainage systems with 0.90 m and 0.65m depths at 15 and 30m distances (D0.90L30, D0.65L30 and D0.65L15: D and L indicate drain depth and spacing, respectively) and a subsurface drainage system with four drain lines spaced 15 m apart with a depth of 0.65 m and 0.90 m as alternate (Bilevel). The sub factors were also the days after planting. During the growing period, to determine leaf area index (LAI), 1326 canola leaves were sampled and were analyzed by direct measurement and Digimizer software. The DataFit9 software was applied to examine the mathematical equations governing the canola LAI under different drainage systems. Water table rising was affected by precipitation and its falling was related to the performance of different subsurface drainage systems. In this regard, Bilevel system with mean depth to the water table of 64.7 cm had higherLAI. Critical LAI was found in 100 to 114 day after planting and its maximum (4.71) was observed in Bilevel. Even mathematical functions with the orders of 6 and 8 showed more accurate estimation other than equations for LAI in different drainage systems. Base on the results, subsurface drainage with proper depth and spacing could improve canola LAI by controlling the water table below the root zone.

    Keywords: paddy fields, subsurface drainage, mathematical equations, GDD
  • Amir Aazami *, Amir Hossien Alibaygi, Ali Asghar Mirakzadeh, Alireza Darban Astane Pages 88-99

    Undoubtedly, manufacturing and exploiting civil projects such as dams and irrigation and drainage networks have inevitable and unexpected negative effects on the environment and economic and social grounds of a region. Accordingly, in this study, the researcher explores the social effects of irrigation and drainage networks of Kavoshan dam followed by the analysis of users` satisfaction level from these networks.
    Firstly,it was necessary to compare development level of social indicators in the villages under the coverage of drainage and irrigation network of Gavoshan dam and the results showed that village Cheshmeh Kaboud has the highest rate of exploitation from social indicators to use irrigation and drainage networks among 6 villages followed byGoharChegha,Gandab, Siahchegha,Jelogireh and Khoshinanolia.Based on the evidence collected,88% of beneficiaries stated that they benefited from irrigation and drainage networks and 12% did not benefit from these networks.
    The results of investigating the villagers` exploitation from the benefits of using irrigation and drainage networks show that in the importance of priority, increasing revenue through agriculture is one the benefits from the irrigation and drainage networks for 81.3% of the villagers.
    On the other hand, the results of villagers` experiencing the harms of using irrigation and drainage networks show that in the importance of priority , increase of conflict and dispute overed 28% of beneficiaries while others were spared of this harm.

    Keywords: Gavoshan dam, irrigation, drainage networks, social effects, satisfaction
  • Hossien Mojtahedi, Mahmood Maghrebi * Pages 100-110

    The hydraulic gradient at the end of d/s of diversion dams as well as the seepage rate can be controlled by cutoff. In this paper, the hydraulic gradient equations in terms of the d/s distance and seepage discharge have been obtained for an infinite depth of the impervious layer by the use of conformal mapping. Then, they have been used to produce the pertinent graphs that show the variations of seepage discharge as a function of cutoff length and distance from d/s. The results will be useful for the designers of diversion dams. Three scenarios of cutoff walls are discussed: vertical cutoff at d/s, u/s and a couple of cutoffs at d/s and u/s of the impervious floor. The results show that the effect of two cutoffs at the u/s and d/s ends in reducing the seepage discharge is larger than two other cases. Also, for b/S=const., where b is the total length of the impervious floor and S is the cutoff length, the d/s cutoff more effectively reduces the seepage discharge than the u/s one. If b/S=1.5, at x=0.5b from d/s end, the effect of d/s cutoff in reducing seepage discharge is 6% more than the u/s one.

    Keywords: Cutoff- Diversion dam- Hydraulic Gradient- Seepage- Conformal Mapping
  • Mohammadtagi Alami, Habibeh Abbasi *, Mohhammad Hossien Niksokhan Pages 111-118

    The purpose of this study is automatic calibration of water quality model to simulate water temperature. In this study, CE-QUAL-W2 was applied to simulate water temperature in the Alavian dam reservoir located in East-Azarbayjan province. Uncertainty analysis in some models such as CE-QUAL-W2 is difficult and very rare, because of their complexity and high computational cost among other models. Sequential Uncertainty Fitting (SUFI-2) was used to calibrate and analyze the uncertainty of CE-QUAL-W2 model. The performance of SUFI-2 was evaluated using the Absolute Mean Error (AME) as an objective function. Uncertainty statistics used were the and . Model calibration was accomplished during November 2007 to September 2008 and later validated during the period from August 2008 to September 2009. After simulating the water level, the temperature was simulated with an Absolute Mean Error 1.27 and 1.76 ºC during the calibration and validation periods, respectively. The
    have been calculated as 0.53 and 0.4 during the calibration and validation periods, respectively. The results showed vertical temperature profiles of the calibrated model agree closely with the measured data.

    Keywords: Calibration, CE-QUAL-W2 Model, SUFI-2 Algorithm, Uncertainty, Water Temperature Simulation
  • Ebrahim Nohani *, Edris Merufinia, Khobat Khosravi Pages 119-129

    Groundwater is the major sources of fresh water supply for human being. Iran country with arid and semi-arid climate conditions and average annual rainfall of 250 ml is considered as one of the most waterless countries of the world. In this study, the frequency ratio method on the basis of GIS was used for detection and zoning of the Al-shtar plain regions which are potential in terms of underground waters in Lorestan Province. The most initial step is identification of effective factors. So, seven effective factors including gradient, altitudinal floors, land use, curvature of the earth, Standardized Precipitation Index (SPI), Topographic Wetness Index were identified and documented with regard to the resources review. For this purpose, among from the 28 available wells, 20 wells were selected for education and calibration of the model and 8 wells were utilized for validation. The associated map to the 5 classes with so low, low, average, high and very high potential was categorized. According to the performed validation, the frequency ratio model has enough accuracy and it is suitable for preparation of potential detection maps of underground water supply of Al-shtar plain. The results demonstrated that the western and northern edge of the plain have high potential, while the center of the plain has average potential.

    Keywords: Al-shtar Plain, Frequency Ratio, GIS, Potential Detection of the Underground water Resources
  • Fatemeh Hajiabadi, Farzad Hasanpour *, Mostafa Yaghoubzade, Hossien Hammami Pages 130-142

    Drought is a natural and continuous climatic phenomenon which usually occurs in all areas of the world, but its characteristics, type and intensity is different regionally. It is also a progressive phenomenon so that its start and end is not clear and its influence intensity is low but, it encompasses more areas compare to other disasters such as flood, earthquake and etc. which is finally caused more losses rather than other disasters. Drought threshold considering spatial condition is different, therefore, point statistics of one station as an index station of each region is useable for removing spatial effects. In this study, by use of a software which is designed for calculating Palmer Drought severity Index, this index is calculated and presented for Birjand synoptic station during 1985-2014 statistical period in annual and monthly scale. Also, drought process is studied by use of Mann- Kendal and Petit statistical test. Spi drought index is also presented and an analysis has taken concerning drought indexes and relative yield of rain-fed wheat crop relationship by use of Birjand rain-fed wheat yield data during foregoing statistical period. While the air temperature and precipitation data were homogeneous, Based on statistical tests, it was identified that the 30-year period is enough for drought monitoring and analysis. Results showed that sudden changes of annual and monthly spi time series are significant at 5 percent and its change point is May 1998. Also, about annual and monthly pdsi index, results indicate that sudden changes of annual pdsi time series are significant at 5 percent and its change point is February 2000. Spi and pdsi indexes also had a trend consistent with the relative yield crop index of rain-fed wheat and after change point; the pdsi index correlation coefficient was obtained for rain-fed wheat relative yield equal to 0.7 and the spi index correlation rate for rain-fed wheat relative yield equal to 0.55.

    Keywords: Agricultural Drought, Drought Process, Mann- Kendal, Petit Test, Rain-Fed Wheat Relative Yield
  • Sanaz Daei, Meysam Salarijazi *, Khalil Ghorbani, Mehdi Meftah Halaghi Pages 143-152

    The conventional curve number (SCS-CNT) model, which is based on the application of the proposed table by US Soil Conservation Service (SCS), is widely used by researchers and engineers. However, characteristics of the study catchment may be completely different from the conditions for the extraction of SCS-CNT model. Calibrated curve number model (SCS-CNC) can be a solution in this problem. In this study, 37 rainfall-runoff events were investigated in Tamer, Galikesh, Nodeh, Vatna and Kechik catchments (with area 1527, 401.45, 789.65, 10.77 and 36 square kilometers respectively) located in Golestan province, Iran, and 14 events were used for SCS-CNT and SCS-CNC models’ comparison. Results were compared based on root mean square error (RMSE), Nash-Sutcliffe (NSE) and peak discharge estimation error (PEP). The RMSE and NSE criteria in 79% and PEP criterion in 86% of the cases confirmed improvement of the hydrograph and peak discharge estimations in SCS-CNC compared to SCS-CNT model. The SCS-CNC and SCS-CNT models resulted in peak discharge underestimation in 8 and 7 events and overestimation in 6 and 7 events, respectively. Results indicated that application of the calibrated curve number model improves the simulation results in all five studied catchments.

    Keywords: CN, Flood, Hydrograph, Peak discharge
  • Marjan Ghoochanian, Bijan Ghahreman *, Ali Naghi Ziaee, Morteza Sadeghi Pages 153-164

    Infiltration is one of the most important physical parameters of the soil, which plays an important role in the hydrological cycle. The locaton variability in analyzing issues of water flow in the soil, at large levels such as the catchment area, is very difficult and costly. The use of scaling methods is a practical solution to the problems of soil variability. After presenting the theory of similar environments, scaling methods were proposed to overcome the problem of soil variability. In this research, the Richards equation was solved in a wide range of moisture (saturated moisture up to the remaining moisture content) for sandy soil, and the scale of accumulated penetration values was presented using the scaling of the results of solving this equation. These values were approximated with the triple-form of the Philip equation and, using regression models, for each sentence of this equation, an empirical relation was established for water penetration in soil. Then, using two sandy soils and clay in a specific moisture, the experimental effect was measured for both scaled time scales of 0.1 and 0.01 which included short and long periods. Then, using two sandy soils and clay in a specific moisture, the experimental Efficiency was measured for both scaled time scales of 0.1 and 0.01 which included short and long periods evaluated. Of the four available scenarios, the highest mean square error value was obtained at 0.0053 for clay and for long periods of time. cuase to the fact that this criterion was high in relation to other scenarios, the effect of gravity was calculated in long periods of time. The condition of applying the scaling method used in the research is not the effect of gravity on the capillary force. Also, the influence of the proposed relationship with the comparison of field data measured by Barry et al. (1995) on a sandy soil with a fixed height of water on the soil surface of Boehne et al. (1993) using the Rain simulator , Conducted penetration tests on two clay soils under cultured and uncoated conditions was evaluated. The results showed that the aforementioned relationship can provide an acceptable estimate (with the highest root mean square error of 3%) compared to the measured values of water penetration in the soil.

    Keywords: Infiltration, Philips three-dimensional equation, Richards equation, Scaling
  • Maziyar Bahrami *, Ali Mokhtari, Mahdi Bahrami Pages 165-174

    Potential evapotranspiration is one of the most important components in water balance equation in a watershed or a plain. ETP measurement is a costly and time-consuming process. Therefore, remote sensing allowed us to estimate the surface energy considering the energy balance in a small area in order to calculate evapotranspiration (ET). Thus in this study, the Priestly-Taylor equation associated with Landsat 7 and 8 were taken into account for crop ETP calculation. The remotely sensed ETP algorithm was evaluated against four different ETP calculation approaches including radiation approach (Priestly-Taylor), aerodynamic approach, combination approach (Penman), and temperature approach (Hargreaves). These approaches were conducted using meteorological data obtained from seven stations around the Qazvin plain. Results showed that this algorithm could properly estimate ETP, and had the best relationship with ETP calculated from the Priestly-Taylor equation with R2 of 0.95 and RMSE of 0.6. Also, this algorithm could detect the crop on the ground and presented more actual values of ETP compared with ETPs calculated from meteorological data. Therefore, this algorithm could estimate ETP more accurately by distinguishing the dense of vegetation on the ground.

    Keywords: Landsat imagery, Potential evapotranspiration, Priestly-Taylor, Remote sensing
  • Farzad Darvish Mojeni, Saeed Reza Khodashenas *, Abdolreza Zahiri Pages 175-185

    There are numerous investigations, which carried out regarding solution of lateral distribution of flow velocity and flow discharge computation in compound channels. Most of these researches have been in the case of rigid beds. However, compound river channels have alluvial beds and hydraulically have many differences with the experimental channel with rigid beds. In the case of alluvial bed channels due to the interaction effect of flow and bed sediments in main channel, bed forms as dunes develop and change the riverbed roughness coefficient. Furthermore, the flow pattern in compound channels is essentially three-dimensional and hence it is better to use 3-D mathematical models for solution of their hydraulic problems. In this study using mathematical model of FLOW-3D, two and three-dimensional variations of flow velocity in straight compound channels with rigid and alluvial beds have been simulated and compared with the experimental data of Wallingford Hydraulic Research. The lateral distribution of velocities and stage-discharge curves from two large-scale trapezoidal chanals including FCF-A with rigid bed and FCF-C with alluvial bed were used in this study. The results showed that flow velocity contours and the lateral distribution of velocity obtained by FLOW-3D model have suitable agreement with the experimental data in both cases of main channel and floodplains. The results of these comparisons also showed that the flow rates of the FLOW-3D model are in great agreement with laboratory data, so that the maximum and average of the relative errors of these results for the channel with rigid bed were 5 and 2.7% and for channels with alluvial bed it was 6% and 3.8%, respectively. Finally, the results obtained from the FLOW-3D model with the results of a one-dimensional DCM, SCM, HEC-RAS,COH, WDCM, EDM and the results of the SSIIM model. This comparison highlighted the superior ability of the FLOW-3D model in flow hydraulic simulation of compound channels with rigid and alluvial beds.

    Keywords: Alluvial bed, Calibration, Compound channels, FLOW-3D mathematical model, Velocity lateral distribution
  • Saeed Farzin *, Sayed-Farhad Mousavi, Mohammad Reza Hassanvand, Amir Hossien Salimi, Mahsa Doostmohammadi Pages 186-198

    The occurrence of a problem in each of the water supply network sections due to pressure or velocity fluctuations can cause disruptions in consumers’ regular life. To help avoid these problems, proper design and optimal management of the network is very important. In this study, control of water pressure and velocity to prevent problems in the water supply network is investigated, and hydraulic flow characteristics in pipes are predicted by artificial neural network. In this regard, first, by zoning of Kangavar city in Kermanshah province (as a case study), six zones were identified, based on distribution parameters, the water supply network for the green space of the city, for 10-year plan and target population of 95000, according to working pattern of 22 hours per day and per capita green space of 29.6 m2 at the end of design period was drawn. Then, EPANET software was used to analyze the pressure, velocity and flow in the pipe network. Based on the results, maximum pressure occurred in the 3-3 joint in the third pressure zone, which was about 100 m of water, and maximum velocity in the network was about 1.4 m/s. Also, results showed that the flow rate used for the network is due to the diameter of the pipes and selected paths in different zones in the appropriate range. Subsequently, artificial neural network was trained using the available quantities and the optimal network was selected with a correlation coefficient of 0.87 and 0.85, respectively, for training and testing phases, respectively. Then, the flow velocity and pipe friction-loss were predicted by the optimal network. Results indicated high potential of artificial neural network in analyzing and predicting hydraulic characteristics of water pipe networks.

    Keywords: Artificial neural network, EPANET, Loss of pressure, Kangavar, Water supply network management
  • Hedieh Pouryazdankhah, Mohammad Reza Khaledian *, Teymoor Razavipour, Mojtaba Rezaie Pages 199-208

    Regardingthe climate change and recent droughts, the proper management of irrigation systems and water resources is very important. However, achieving the optimum crop yields due to lack of water requires, the accuracy estimating the amount of water by the plants to prevent water loss and or water stress in plants is needed. In this study, the reference evapotranspiration using lysimeter was measured during three cropping seasons. Applying Ref-ET software, the reference evapotranspiration with 16 empirical equations using meteorological data were estimated, the significant difference between measured and estimated was determined using SPSS software. The empirical equations Hargreaves, Priestley-Taylor and Penman (FAO) were determined as the most suitable methods for the studied area. For the obtained data from two growing seasons and by applying nonlinear regression in SPSS software, optimized coefficients for the two Priestley-Taylor and Hargreaves equations were estimated, and then by using obtained data in the third year, thevalidation was done and RMSE as well as nRMSE values were calculated to assess the equations that for optimized Hargreaves were 0.20 mm/day and 4.60% and for optimized Priestley-Taylor equation were 0.22 mm/day and 4.5%, respectively.

    Keywords: Hargreaves, Non-linear regression, Optimization, Priestly-Taylor, Rasht
  • Mahbobeh Zarezadeh, Saeid Morid *, Nemat Olah Karimi, Kaveh Madani, Farshad Fatemi Pages 209-221

    One of the most important issues to consider in conflicting trans-boundary river basins like Helmand is the potential for agricultural development. This paper evaluates the land use changes between in the Helmand basin between 1990 and 2013 using remote sensing images and an object-based method. The results show the irrigated land area has changed from 10,000 to 18,000 km2 during this period while rainfed areas decreased by 70%. Using the GEOMOD method and Markov chain evaluations, it is projected that agricultural areas can expand up to 25,465 km2, that means an additional 7465 km2 of agricultural land development. Considering water availability limitation, the maximum agricultural land development cannot exceed 4366 km2. The spatial evaluation of this progress revealed that development is mainly expected to take place in the Arghandab and Middle Helmand sub-basins that can seriously affect the river inflows to Iran and threaten the security and ecosystem in the region. However, considering the new policy of Iran on cross-border farming this can be turned to an opportunity for a win-win management of the Helmed trans-boundary river basin.

    Keywords: Helmand river basin, Land use, Object based classification, Satellite images
  • Mohsen Azizi, Ali Shahidi * Pages 222-238

    Determining the protective area of the well is one of the important parts of the groundwater protection policies in order to prevent the health and environmental hazards. In this research, while introducing calculated constant radius method, KLF and Wyssling analytical methods and numerical modeling were used as the most common methods for protective area of the wellin order to compare these methods using data from 6 rings of rural drinking water in Birjand Plain. The results of the study show that the protective area plotted by the calculated constant radius method does not include a significant part of the protective space plotted by the numerical model in the upstream section of the well. In addition, boundaries plotted by Wyssling and KLF analytical methods are narrow and stretched in terms of appearance compared with the boundary of numerical model, and do not cover a significant portion of the numerical modellateral distances and the calculated upstream protective area is always wider than upstream protective area in the numerical model. The best overlapping of calculated constant radius and analytic Wyssling and KLF methods with numerical boundaries occurs with the efficiency percentage of respectively 67.12%, 64.35% and 60.03% for duration of one year. As the travel time increases, their overlapping with the numerical model is reduced. In general, the numerical model is the most accurate method for drawing the protection area of the well, but the use of simpler methods such as constant radius and analytical techniques will have acceptable accuracy in the absence of data, time, capital, and sufficient expertise.

    Keywords: Birjand plain, Numerical Model, Wellhead protection area