فهرست مطالب

نشریه دانش آب و خاک
سال بیستم شماره 4 (زمستان 1389)

  • تاریخ انتشار: 1390/05/10
  • تعداد عناوین: 14
|
  • مهرداد بنی بشر، محمدتقی اعلمی، حبیبه عباسی صفحه 1
    از مسائل مهم بهینه سازی در زمینه مدیریت منابع آب، مساله بهره برداری بهینه از مخازن سدها می باشد. در این خصوص روش ها و الگوریتم های مختلفی بکار گرفته شده است. با توجه به پیچیدگی های روش های بهینه سازی معمول، بکارگیری الگوریتمهای فراکاوشی مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مهمترین این الگوریتم ها، الگوریتم جامعه مورچگان می باشد. در این تحقیق برای حل مساله بهره برداری بهینه از مخزن سد چند منظوره علویان واقع در حوضه صوفی چای مراغه، داده های 21 سال (بارندگی، دبی متوسط، نیاز شهری، نیاز آبیاری و رهاسازی سد) مورد بررسی قرار گرفت. در این الگوریتم به منظور بهبود همگرایی مدل، فرآیند ارتقاء فرامان انجام شد. بررسی نشان می دهد که سرریز از سد در مواقعی از سال اتفاق می افتد که ورودی مخزن بیشتر بوده و کل نیاز آبیاری تامین شده است. با توجه به گسسته بودن داده های ورودی به مخزن، مدل مجبور به انتخاب مقادیر ناپیوسته بوده و باعث شده تا مقادیر خروجی بهینه جهت تامین نیاز آبیاری در برخی موارد با مقدار نیاز کشاورزی اختلاف داشته و سرریز یا ذخیره سازی در مخزن انجام گیرد. این حالت نیز با کم کردن فواصل گسسته سازی قابل کاهش می باشد.
    کلیدواژگان: الگوریتم جامعه مورچگان، بهینه سازی، سد علویان، فراکاوشی
  • علی سلطانی، احسان علیایی، محمدعلی قربانی صفحه 15
    اندازه گیری دائمی دبی رودخانه ها در ایستگاه های هیدرومتری مخصوصا در مواقع سیلابی غالبا پر هزینه و مشکل می باشد، بدین منظور جهت مدل سازی رابطه دبی- اشل مدل های ریاضی و هوشمند متعددی توسعه یافته و مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق از سه روش شبکه های عصبی مصنوعی، سیستم استنتاج عصبی- فازی و برنامه ریزی ژنتیک برای مدل سازی رابطه دبی-اشل روزانه در دو ایستگاه یامولا و سوقوتلوهان واقع در رودخانه قیزیلیرماک کشور ترکیه استفاده شده است. مدل سازی رابطه دبی- اشل با سه روش مذکور با ترکیب های مختلف ورودی شامل اشل ها و دبی انجام شد که با توجه به نتایج ارزیابی، روش سیستم استنتاج عصبی- فازی از دقت بیشتری برخوردار است. بدلیل قابلیت استخراج رابطه ریاضی و انتخاب متغیرهای معنی دار توسط روش برنامه ریزی ژنتیک، مدل حاصل از این روش با چهار عمل اصلی{+،-،*،/}وبا ضریب تعیین، ریشه میانگین مربعات خطا و قدرمطلق میانگین خطا در ایستگاه یامولا به ترتیب 000/1، 974/0، 552/0 و درایستگاه سوقوتلوهان 999/0، 095/1 و 630/0 به عنوان بهترین مدل دبی-اشل انتخاب گردید.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی ژنتیک، دبی، اشل، سوقوتلوهان، سیستم استنتاج عصبی، فازی، شبکه های عصبی مصنوعی، مدلسازی، یامولا
  • مجید رئوف، امیرحسین ناظمی، سیدعلی اشرف صدرالدینی، صفر معروفی صفحه 33
    یکی از روش های ساده، دقیق و مناسب برای اندازه گیری هدایت هیدرولیکی خاک در زمین های شیبدار، استفاده از استوانه های مضاعف و دستگاه نفوذسنج مکشی می باشد. تحقیقات متعدد نشان می دهد که شیب زمین روی خصوصیات هیدرولیکی از جمله هدایت هیدرولیکی اشباع و غیراشباع خاک تاثیر می گذارد. هدف از این مطالعه تخمین و مقایسه مقادیر هدایت هیدرولیکی خاک با استفاده از داده های نفوذ، در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار در زمین های با شیب مختلف می باشد. آزمایش های نفوذ با استفاده از دستگاه های استوانه های مضاعف و نفوذسنج مکشی در پنج شیب 0، 10، 20، 30 و 40 درجه و در چهار مکش صفر (با استفاده از استوانه های مضاعف)، 6، 9 و 15 سانتیمتر (با استفاده از نفوذسنج مکشی) به انجام رسید. در حالت ماندگار، مقادیر هدایت هیدرولیکی اشباع با روش رینولدز و همکاران و هدایت هیدرولیکی غیر اشباع به روش آنکنی و همکاران محاسبه شد. در حالت غیر ماندگار، ابتدا پارامتر وابسته به هدایت هیدرولیکی معادله دو جزئی فیلیپ، از انطباق داده ها با معادله استخراج گردید و سپس مقدار هدایت هیدرولیکی محاسبه شد. نتایج نشان داد در هر دو حالت ماندگار و غیر ماندگار با افزایش شیب زمین و مکش خاک هدایت هیدرولیکی کاهش می یابد. در مکش های کم میزان کاهش هدایت هیدرولیکی بیشتر است. در حالت ماندگار، با افزایش زاویه شیب از صفر به 40 درجه، کاهش هدایت هیدرولیکی در مکش صفر حدود 1/4 برابر کاهش آن در مکش 15 سانتیمتر بود. این مقدار در حالت غیر ماندگار 7/3 برابر برآورد شد. مقادیر هدایت هیدرولیکی حاصل از معادله گاردنر تطابق بیشتری با حالت ماندگار جریان نسبت به حالت غیر ماندگار نشان داد. مقادیر اختلاف هدایت هیدرولیکی نسبی بین روش ماندگار و غیر ماندگار در تمام شیب ها و مکش ها، کمتر از 7 درصد به دست آمد که بیانگر نزدیک بودن نتایج به دست آمده از دو روش مذکور می باشد.
    کلیدواژگان: استوانه های مضاعف، جریان ماندگار و غیر ماندگار، نفوذسنج مکشی، هدایت هیدرولیکی اشباع، هدایت هیدرولیکی غیر اشباع
  • جلال شیری، امیرحسین ناظمی، علیاشرف صدرالدینی، احمد فاخری فرد صفحه 47
    به منظور تعیین و تحلیل مقادیر افت بارهای ناشی از مقاومت ورودی و تقارب جریان نزدیک شونده به زهکش ها، چندین روابط و مدل های ارائه شده توسط محققین، مورد بررسی قرار گرفت. از اندازه گیری های انجام یافته در یک سامانه زهکشی زیرزمینی به عنوان اطلاعات مورد نیاز مدل ها و بررسی صحت سنجی و تعیین مدل مناسب استفاده شد. مقادیر بار آبی در بالای لوله زهکش با استفاده از روش نوسان سنجی محاسبه گردید. از مدل اوستربان نیز برای بررسی صحت مقادیر حاصل از روش نوسان سنجی استفاده به عمل آمد. مقادیر دبی محاسبه شده، تطابق بسیار خوبی با مقادیر مشاهداتی نشان داد. همچنین برای محاسبه افت بار کل از معادله ارنست بهره برده شد. نتایج نشان می دهد که افزایش افت بار کل موجب کاهش بار جریان در ناحیه نزدیک شونده زهکش می گردد و این کاهش دارای رفتار غیر خطی است. از معادله های یانگز و هوفمن و نیز برنامه EnDrain که برمبنای معادله های انرژی و دارسی استوار است در تعیین دبی زهکش ها استفاده شد. نتایج حاصل حاکی از دقت نسبی این معادلات می باشد.در حالت کلی، شاخص های آماری ضریب همبستگی (R)، جذر میانگین مربع خطا (RMSE) و نمایه پراکندگی(SI) برای مقایسه نتایج حاصل از معادله هوفمن و مقادیر مشاهداتی، به ترتیب برابر با 928/0، 0007/0 و 09/1 می باشند. مقایسه این ارقام با ارقام نظیر حاصل از سه معادله: انرژی، دارسی و یانگز بیانگر ارجحیت مدل هوفمن در تخمین میزان دبی زهکش ها می باشد.
    کلیدواژگان: جریان نزدیک شونده، زهکش، مقاومت ورودی
  • علی سلطانی، محمدعلی قربانی، احمد فاخریفرد، صابره دربندی، داود فرسادیزاده صفحه 61
    نقش و اهمیت فرآیند بارش-رواناب در مطالعات منابع آب موجب شده که این فرآیند از دیر باز مورد توجه متخصصین قرار گیرد. از این رو روش های متعددی همچون شبکه های عصبی مصنوعی، سیستم های فازی و نرو فازی، آنالیز موجک، الگوریتم ژنتیک، برنامه ریزی ژنتیک و معادلات دیفرانسیل تصادفی برای مدلسازی فرآیند بارش-رواناب توسعه یافته است. برنامه ریزی ژنتیک علاوه بر توانایی استخراج رابطه ی بین متغیرهای ورودی و خروجی به طور خودکار و هوشمند، متغیرهایی که در مدل بیشترین تاثیر را دارند انتخاب می کند. در این تحقیق، برنامه ریزی ژنتیک(GP) برای مدلسازی فرآیند بارش-رواناب روزانه در حوضه آبریز لیقوان با مساحت 19/76 کیلومتر مربع استفاده شده است. از آنجایی که GP توان انتخاب بهترین متغیرها را دارد، ابتدا متغیرهای معنی دار با 10 بار اجرای GP مشخص و سپس مدلسازی با متغیرهای معنی دار و دو مجموعه عملگر ریاضی انجام شد. در مقایسه نتایج دو مدل حاصل از دو مجموعه عملگر ریاضی درحالت بهینه، ضریب همبستگی و میانگین مربعات خطا برای آموزش در دو مدل یکسان و به ترتیب 85/0 و 06/0 و برای تست در مدل حاصل از مجموعه عملگر ریاضی یک، به ترتیب 93/0 و 2/0 و در مدل حاصل از مجموعه عملگر ریاضی دو، به ترتیب 97/0 و 08/0 به دست آمد. بنابراین مدل حاصل از مجموعه عملگر ریاضی دو، به عنوان مدل بارش-رواناب حوضه آبریز لیقوان پیشنهاد گردید.
    کلیدواژگان: بارش، رواناب، برنامه ریزی ژنتیک، حوضه آبریز لیقوان، مدلسازی
  • عباس احمدی، محمدرضا نیشابوری، حسین اسدی صفحه 73
    بعد فرکتالی (Dm) توزیع ذرات خاک (<2mm) به عنوان ابزار مناسبی جهت تخمین خصوصیات مرتبط با بافت خاک معرفی شده است. هدف از این تحقیق بررسی ارتباط بین Dm با برخی خصوصیات فیزیکی نظیر اجزاء بافت (شن، سیلت و رس)، تخلخل و هدایت هیدرولیکی موثر (Ke) خاک می باشد. بدین منظور 36 سری خاک با خصوصیات متفاوت از منطقه شمال غرب ایران انتخاب و نمونه برداری شد. توزیع اندازه ذرات در بخش سیلت و رس به روش هیدرومتری و در بخش شن به روش الک کردن تعیین و Dm با استفاده از مدل بیرد و همکاران محاسبه گردید. موادآلی به روش اکسایش تر و تخلخل کل خاک به روش توزین اندازه گیری گردید. هدایت هیدرولیکی موثر خاک با استفاده از باران سازی با فلوم شیب پذیر به ابعاد 0/1×5/0 متر در شیب 9% و در سه شدت بارندگی 20، 37 و 47 میلی متر بر ساعت تعیین گردید. تجزیه آماری نتایج نشان داد که Dm همبستگی مثبت و معنی داری با مقادیر رس (**963/0)، سیلت (**371/0) و تخلخل کل (**642/0) و همبستگی منفی و معنی داری با درصد شن (**748/0) و میانگین هندسی قطر ذرات (**814/0) خاک داشته است. بنابراین Dm می تواند در شبیه سازی اجزاء بافت و کلاس بافت خاک کاربرد داشته باشد. همبستگی بالای Dm با تخلخل خاک نیز گویای آن است که مقادیر بزرگ تر Dm با خود تشابهی بیشتر توزیع اندازه منافذ خاک، در ارتباط می باشد.
    کلیدواژگان: بعد فرکتالی، توزیع اندازه ذرات خاک، خصوصیات فیزیکی خاک، شمال غرب ایران
  • مجید خیاوی، محمدباقر خورشیدی بنام، محمد اسماعیلی، سیروس آذرآبادی، علی فرامرزی، نصرت الله نجفی، جاوید عمارت پرداز صفحه 83
    به منظور بررسی تاثیر محلول پاشی سولفات روی و اسید بوریک در مراحل مختلف فنولوژیک بر عملکرد و برخی صفات کمی دو رقم کلزا، آزمایشی به صورت فاکتوریل و در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با 18 تیمار و در سه تکرار در سال زراعی 85-84 در مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی زنجان به مرحله اجرا درآمد. فاکتورهای آزمایشی عبارت بودند از: محلول پاشی سولفات روی در سه سطح (بدون محلول پاشی (Zn0)، محلول پاشی با غلظت سه در هزار (Zn1) و محلول پاشی با غلظت شش در هزار (Zn2))، محلول پاشی اسید بوریک در سه سطح (بدون محلول پاشی (B0)، محلول پاشی با غلظت دو در هزار (B1) و محلول پاشی با غلظت چهاردر هزار (B2)) و ارقام شامل (V1) SLM046 و رقم طلایه (V2). محلول پاشی سولفات روی و اسید بوریک در دو مرحله (ابتدای ساقه رفتن و ابتدای گلدهی) انجام گردید. در طول دوره رشد مراقبت های زراعی انجام و از صفات ارتفاع بوته، تعداد خورجین های بارور و نابارور یادداشت برداری شده و عملکرد دانه، وزن هزاردانه نیز تعیین گردید. نتایج تجزیه واریانس نشان داد بین عملکرد دانه از نظر آماری تفاوت معنی دار وجود داشته و حداکثر محصول دانه کلزا از تیمار Zn0B1 و رقم SLM046 به مقدار 4180 کیلوگرم در هکتار حاصل گردید. بنابراین، با عنایت به نقش مثبت اسید بوریک در افزایش عملکرد دانه و به کارگیری توام سولفات روی و اسید بوریک در افزایش وزن هزاردانه و تعداد خورجین های بارور کلزا و همچنین بالاتر بودن سطح عملکرد دانه در رقم SLM046، استفاده از این رقم و محلول پاشی همزمان اسید بوریک و سولفات روی با غلظت های به ترتیب دو در هزار و سه در هزار در مراحل ابتدای ساقه رفتن و ابتدای گلدهی (تیمار Zn1B1) در مناطق با آب و هوا و خاک مشابه محل مناسب می باشد.
    کلیدواژگان: اسید بوریک، تعداد خورجین، سولفات روی، عملکرد دانه، کلزا
  • وحید رضا وردی نژاد، تیمور سهرابی، محمد فیضی، نادر حیدری، شهاب عراقی نژاد صفحه 97
    در این تحقیق تاثیر کمیت و کیفیت های مختلف آب آبیاری بر عملکرد محصولات، انتقال آب و املاح در نیمرخ خاک، با استفاده از مدلSWAP شبیه سازی شد. آزمایش های مزرعه ای بررسی مدیریت های مختلف آبیاری با آب شور بر عملکرد، اجزای عملکرد و شوری خاک طی چند سال در ایستگاه تحقیقات زهکشی رودشت اصفهان بر روی شش محصول عمده منطقه شامل گندم، جو، پنبه، آفتابگردان، پیاز و چغندرقند انجام گردید. واسنجی مدلSWAP به روش مدلسازی معکوس و با لینک آن به مدل PEST صورت گرفت. واسنجی مدل شامل پارامترهای هیدرولیکی لایه های خاک، پارامترهای انتقال املاح خاک و پارامترهای گیاهی بوده و برای سنجش اعتبار مدلسازی، از شاخص های آماری ضریب تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا، حداکثر خطا، کارایی مدلسازی و ضریب باقیمانده استفاده گردید. نتایج نشان داد که مدلSWAP با واسنجی دقیق و کامل، در تخمین انتقال آب و املاح خاک و نیز عملکرد محصول در شرایط شوری خاک از دقت خوبی برخوردار است. برای تعیین توابع تولید-آب-شوری، مدلSWAP به مدلSENSAN لینک گردید و با تغییر خودکار عمق و شوری آب آبیاری، مدل اجرا گردید. برای تعیین تابع تولید بهینه هر محصول، شش مدل خطی، کاب داگلاس، نمایی، ترانسلوگ، درجه دوم و لئونتیف تعمیم یافته فرض و پارامترهای این مدل ها به روش حداقل مربعات معمولی توسط نرم افزار شازم، استخراج گردید. بر اساس شاخص های آماری، تابع بهینه تولید-آب-شوری محصولات گندم، جو، چغندرقند، پیاز و پنبه لئونتیف تعمیم یافته و آفتابگردان درجه دوم بدست آمد.
    کلیدواژگان: تابع تولید، شوری، عملکرد، مدلسازی معکوس و مدل SWAP
  • حمید زارع ابیانه، علیرضا مقدمنیا، مریم بیات ورکشی، عادل قاسمی، مجتبی شادمانی صفحه 113
    تبخیر به عنوان پارامتری اساسی در تحقیقات کشاورزی، هیدرولوژی و حفاظت آب و خاک از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مطالعه با استفاده از اطلاعات 61 ایستگاه هواشناسی در سطح کشور، مقادیر تبخیر ماهانه از 9 روش تجربی و نظری برآورد شد. مقایسه تبخیر برآوردی با مقادیر اندازه گیری شده ی تشت تبخیر کلاس A نشان داد روش ایوانف در بین روش های مورد مطالعه هم خوانی خوبی با داده های اندازه گیری شده نشان داد. تبخیر از تشت داشت. بیشترین فراوانی نسبی در روش ایوانف با پوشش حدود 56 درصد از ایستگاه ها و کمترین آن در روش مارسیانو با پوشش 6/1 درصد ایستگاه ها بود. بدین ترتیب، روش ایوانف دقت لازم در پیش بینی تبخیر در نواحی مختلف ایران را دارد. به منظور برآورد تبخیر در نقاط فاقد اندازه گیری، پهنه بندی تبخیر به عنوان یک اصل مهم در برنامه ریزی های کلان مدنظر قرار گرفت. برای پهنه بندی از دو روش زمین آماری کریجینگ ساده و معمولی با مدل های دایره ای، کروی، نمایی و گوسین استفاده شد. مقادیر آماره های میانگین مطلق خطا (MAE) و میانگین اریبی خطا (MBE) از مدل های مختلف میان یابی، برتری مدل دایره ای در روش کریجینگ معمولی را نشان داد. مقادیر معیارهای فوق به ترتیب برابر 54/1 و 01/0 میلی متر در روز به دست آمد. با پهنه بندی تبخیر در محیط نرم افزاری Arcview براساس مقادیر تبخیر تشت کلاس A و مقادیر حاصل از روش ایوانف در چهار دسته تبخیر، مشخص گردید هم پوشانی مناسبی بین آن ها برقرار است. نتایج پهنه بندی نشان داد مقدار تبخیر واقعی در 33/99 درصد از سطح کشور بیش از 04/4 میلی متر در روز می باشد و همین مقدار تبخیر در 43/96 درصد از سطح کشور براساس روش ایوانف حاصل شد. در نهایت تغییرات مکانی تبخیر برآوردی از روش ایوانف با روش پهنه بندی کریجینگ معمولی، برای کشور ایران قابل توصیه است.
    کلیدواژگان: ایران، ایوانف، تبخیر، کریجینگ، پهنه بندی
  • محمدرضا دلالیان، مهدی همایی صفحه 129
    پالایش سبز یکی از روش های مناسب برای پالایش محیط زیست است که در آن از گیاهان برای پالایش خاک از فلزات سنگین استفاده می شود. هدف از این پژوهش، شبیه سازی زمان پالایش سبز خاک های آلوده به کادمیم و مس به وسیله گیاه مریم گلی بود. بدین منظور از مدلی بر مبنای رفتار خاک و گیاه در برابر آلاینده های کادمیم و مس استفاده شد. برای دستیابی به داده های لازم برای ارزیابی مدل، خاکی با بافت لوم شنی با غلظت های مختلف کادمیم و مس آلوده شد. پس از پر کردن گلدان های 5/7 کیلوگرمی با خاک های آلوده، بذرهای مریم گلی Salvia sclarea در آنها کشت گردید. مدل ارائه شده با استفاده از داده های آزمایشگاهی واسنجی گردید و کارایی آن با ملاک های کمی آزموده شد. نتایج نشان داد که نرخ پالایش سبز کادمیم و مس به وسیله مریم گلی تابع مرتبه صفر از غلظت آن ها در خاک بود. همچنین نتایج بیانگر کارآیی بالای مدل های پیشنهادی با همدمای برون جذبی خطی در برآورد زمان پالایش سبز کادمیم و مس از خاک بود.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، پالایش سبز، شبیه سازی، کادمیم، مس
  • مصطفی کریمی کاخکی، علی سپهری صفحه 143
    در این پژوهش، تغییرات اقلیمی همدان (ایستگاه نوژه) و تبریز در دو دوره 41 و 55 ساله منتهی به سال 2005 میلادی با آزمون های من-کندال و رگرسیون خطی بررسی شد. نتایج دوره 55 ساله برای همدان نشان دهنده روند کاهش بارندگی بهاره و افزایش سرعت باد در مقادیر سالانه، بهار و تابستان و همچنین روند افزایش بیشینه دما در میانگین سالانه و اواخر زمستان تا اوایل پاییز بود. همزمان، روند کاهش کمینه دما در دوره 55 ساله به روند افزایشی در دوره 41 ساله تغییر یافت. در دوره 41 ساله، میانگین سالانه و تابستانه دمای متوسط و میانگین سالانه، زمستان، اواخر تابستان و اوایل پاییز ساعات آفتابی افزایش یافت. تغییرات 55 ساله در تبریز شامل کاهش بارش سالانه و زمستان، رطوبت نسبی در طول سال و سرعت باد در تابستان و از طرفی افزایش کمینه، بیشینه و متوسط دمای سالانه و تابستان بود. در دوره 41 ساله، تبخیر- تعرق گیاه مرجع در زمستان، اوایل بهار و اوایل پاییز روند افزایشی داشت که همزمان با روند کاهشی رطوبت نسبی و روند افزایشی ساعات آفتابی و دماهای کمینه، بیشینه و متوسط بود. در مجموع با کاهش بارندگی و افزایش تبخیر- تعرق، شاخص خشکی در تبریز روند کاهشی داشته و اقلیم آن خشک تر شده است.
    کلیدواژگان: بارندگی، تبخیر، تعرق گیاه مرجع، روند، شاخص خشکی
  • حمیدرضا فولادمند صفحه 157
    برآورد تبخیر- تعرق پتانسیل گیاه مرجع (ETo) در بسیاری از طرح های آبیاری ضروری است. همچنین پیش بینی ETo با استفاده از سری های زمانی با توجه به کمبود منابع آب در ایران می تواند نقش مهمی در برنامه ریزی های آینده داشته باشد. بر این اساس با استفاده از داده های هواشناسی ماهانه ایستگاه های سینوپتیک آباده، اقلید، داراب، زرقان، سددرودزن، شیراز، فسا و لار در استان فارس مقادیر ماهانه ETo تا پایان سال 1388 محاسبه شد. سپس در هر ایستگاه فرض شد که مقدار ETo حدود بیست درصد سال های آخر وجود ندارد و با این فرض مقدار آن ها با استفاده از مدل سری زمانیSARIMA پیش بینی گردید. مقایسه مقادیر پیش بینی شده با محاسبه شده ETo در هر ایستگاه از نظر آماری نشان داد که مدل سری زمانی مناسب برای پیش بینی ETo در ایستگاه های مختلف یکسان نمی باشد. به علاوه نتایج نشان داد که در کلیه ایستگاه های ذکر شده بین مقادیر محاسبه شده با پیش بینی شده ETo تفاوت معنی داری وجود ندارد. لذا با استفاده از مدل های سری زمانی مناسب برای هر ایستگاه مقادیر ماهانه ETo تا سال 1403 پیش بینی گردید. نتایج نیز نشان داد که به طور کلی روند تغییرات ETo پیش بینی شده در سطح استان فارس صعودی است.
    کلیدواژگان: استان فارس، پیش بینی، تبخیر، تعرق تعرق پتانسیل گیاه مرجع، سری زمانی
  • سعید مهدیزاده، جواد بهمنش، جعفر نیکبخت صفحه 171
    محاسبه صحیح نیاز آبی گیاه اولین قدم در طراحی و برنامه ریزی طرحهای آبیاری و زهکشی می باشد. تبخیر-تعرق یک پارامتر احتمالاتی است، بنابراین برای طراحی سیستم های آبیاری بهتر است سطوح احتمالاتی مشخص برای تبخیر-تعرق مورد استفاده قرار گیرد تا احتمال وقوع ریسک در سیستم کاهش یابد. در این تحقیق برای محاسبه مقادیر تبخیر-تعرق مرجع (ET0) داده های 24 ساله هواشناسی ایستگاه سینوپتیک ارومیه مورد استفاده قرار گرفت. همچنین برای بررسی اثر روش محاسبه ET0 بر مقدار آن، روش های فائو-پنمن-مانتیث (FP-M) و هارگریوز- سامانی (H-S) انتخاب شدند. منحنی های توزیع ET0 روزانه با سطوح احتمالاتی متفاوت برای هر روش استخراج گردید. بر اساس نتایج حاصل، اختلاف بین مقادیر حداکثر ET0 روزانه محاسبه شده با روش FP-M با سطوح احتمالاتی 75% و 50% و 90% و 50% به ترتیب 0/1 و 9/1 میلی متر در روز (معادل 13% و 24%) بود. برای روش H-S این مقادیر به ترتیب 5/0 و 9/0 میلی متر در روز (معادل 8% و 15%) شد. هم چنین نتایج حاکی از اختلاف بین مقادیر ET0 روزانه محاسبه شده با روش های FP-M و H-S در سطح احتمالاتی یکسان بود. به منظور بررسی تاثیر طول دوره محاسبه میانگین ET0 روزانه بر آن، مقادیر میانگین های متحرک ET0 روزانه برای دوره های 1، 3، 5، 7، 10، 15، 20، 25 و 30 روزه با سطح احتمالاتی 99% محاسبه گردید. پس از تعیین تاریخ وقوع حداکثر مقدار میانگین ET0 روزانه برای دوره های فوق، مقادیر میانگین ET0 روزانه حداکثر با سطوح احتمالاتی متفاوت برای دوره های یک الی 30 روزه تعیین شد. تاریخ وقوع دوره های حداکثر یک تا 20 روزه برای روش FP-M حدود دو هفته دیرتر از روش H-S بود، ولی دوره های 25 و 30 روزه بر یکدیگر منطبق شدند. همچنین بر اساس نتایج حاصله، میانگین حداکثر ET0 روزانه روش FP-M برای دوره پنج روزه در سطح احتمالاتی 50% و 75% به ترتیب 8/7 و 7/8 میلی متر در روز (معادل 12% اختلاف) و برای روش H-S به ترتیب 1/6 و 6/6 میلی متر در روز (معادل 8% اختلاف) بدست آمد.
    کلیدواژگان: تبخیر، تعرق مرجع، سطوح احتمال وقوع، فائو، پنمن، مانتیث، هارگریوز، سامانی
  • سیدعلی موسوی، حسین اسدی، مریم اسفندبد صفحه 185
    فرآیند تبادل یونی به علت سهولت اجرا، هزینه کم و کارآیی بالا یکی از مناسب ترین روش های بهبود کیفیت آب های آلوده به نیترات است. در تحقیق حاضر، همدماهای جذب نیترات با استفاده از رزین آنیونی Purolite A-400در دو pH برابر 5/6 و 5/7 و در دو دمای 20 و 25 درجه سلسیوس، با هشت غلظت اولیه ی 5، 20، 40، 60، 80، 100، 150 و 200 میلی گرم در لیتر نیترات بررسی شد. پارامترهای جذبی رزین با بهره گیری از چهار مدل همدمای جذب لانگمویر، فرندلیچ، ردلیچ- پترسون و سیپس مورد ارزیابی قرار گرفت. با در نظرگرفتن هم زمان دو معیار ضریب تبیین و آزمون آماری مربع کی، مدل لانگمویر و پس از آن مدل سیپس و ردلیچ – پترسون بهترین برازش را به داده های جذبی نشان دادند. برازش مدل فرندلیچ بر نتایج آزمایش با وجود ضریب تبیین بالا، به دلیل نتایج ضعیف آزمون مربع کی، مناسب تشخیص داده نشد. با توجه به نتایج مدل لانگمویر، می توان گفت که رزین Purolite A-400 برای جذب نیترات در دمای C°25 تمایل پیوندی بیشتری (به طور میانگین 30 درصد) نسبت به دمای C°20 دارد. همچنین جذب سطحی نیترات توسط رزین در pH برابر 5/6 نسبت به 5/7 به طور میانگین 25 درصد بیشتر بود.
    کلیدواژگان: ظرفیت جذب، غلظت تعادلی، لانگمویر، فرندلیچ، ردلیچ، پترسون، سیپس
|
  • M. Banibashar, Mt Alami, H. Abbasi Page 1
    One of the most important problem in water resources management is the optimum exploitation of dams reservoir. This task has been accomplished by various ways. Heuristic algorithms have been used for sometimes because of the old methods are difficult and expensive. One of the most important algorithm is ant colony algorithm. In this study for resolving the problem of optimization in reservoir system of the Alavian dam, located in the Soofi Chay basin in Maragheh used to 21 years data. The current study shows that the spillway inflow in the reservoir is more than and also to procure irrigation demand. So that reservoir is discrete model amounts to forced that to select the sample data that reason of balcony optimization amounts for irrigation demand and when have a few difference as compare with agriculture demand and storage in the reservoir with discrete distance.
  • A. Soltani, E. Olyaie, Ma Ghorbani Page 15
    Since continual measurement of rivers discharge, specialy at flooding time is expensive and difficult task, modeling of stage-discharge relationship using mathematical and intelligent models have been developed and used. In this research artificial neural networks, inference neuro-fuzzy and genetic programming were used for modeling daily stage- discharge relationship at the two stations, Yamula and Sogutluhan on the Kizilirmak river in Turkey. Modeling were accomplished by the above three methods with various combination of inputs including the previous stage-discharge data. According to the results obtained, neuro-fuzzy showed greater accuracy. Due to ability of genetic programming for evolving mathematical relationship and selecting significant variables, this method was selected as the best for stage-discharge relationship modeling using four main operators including {+,-,*,/} with R2,RMSE and MAE for Yamula station are 1.000, 0.974 and 0.552 and for Sogutluhan station, 0.999, 1.095 and 0.630 respectively.
  • M. Raoof, Ah Nazemi, Saa Sadraddini, S. Maroofi Page 33
    Double ring and tension infiltrometer are simple, fast and suitable instruments for determining soil hydraulic conductivity. The effect of land slope on soil properties such as saturated and unsaturated hydraulic conductivities has been reported by various researchers. The aim of this study was to estimate and compare soil hydraulic conductivities at different slope gradients under steady state and transient flow regiones. Field experiments were conducted in a loamy soil with different slope gradients in Gonbad research station, Hamadan, Iran. Soil surface slope gradients, of 0 (level), 10, 20, 30 and 40 degree were selected in this station. For each slope gradient, water infiltration experiments were carried out using a double ring and a tension infiltrometer at tensions of 0, 6, 9 and 15 cm in three replications. Totally 60 infiltration experiments were carried out. In steady state, values of saturated and unsaturated hydraulic conductivities were estimated using Reynolds et al. and Ankeny et al. procedures, respectively. In transient statevalues of the hydraulic conductivity, for different land slopes and water pressure heads, were calculated from the parameter of the second term of Philip’s two-term equation, Results indicated that the hydraulic conductivity values for both steady state and transient flow regines were decreased with increasing in tension and slope gradient values. The higher rate of hydraulic conductivity decreases was obtained for lower tensions. In steady and transient state, by increasing in slope gradient from 0 to 40 degrees, decreasing of hydraulic conductivity in 0 tension was 4.1 and 3.7 times more than these in 15 cm tension, respectively. The fitness between the Gardner exponential model and steady state flow procedure was higher than that of transient flow procedure. In all experiments, values of relative difference of hydraulic conductivities were less than 7% that indicated good fitness between the steady state and transient flow procedures
  • J. Shiri, Ah Nazemi, Aa Sadraddini, A. Fakheri Fard Page 47
    In order to determine and analyze the head losses caused by the combined effect of entrance resistance and approach flow convergence to drains, some known models were studied. The field data of an existing sub-surface drainage system were applied for evaluating the models and selecting the best one. The hodograph solution was employed to compute the water head, directly above the drain, while the Oosterbaan model was used to validate the hodograph results. Total head loss between two drains, was determined using Ernst equation. The results showed that increasing total head loss caused reduction of hydraulic head in approach flow region in a non-linear manner. Application of Youngs and Hoffman equations as well as EnDrain program based on energy and Darcy equations could simulate drain discharge to some extent. Hoffman equation gave some promising results among the others in term of R (0.928), RMSE (0.0007) and SI (1.09).
  • A. Soltani, Ma Gorbani, A. Fakheri Fard, S. Darbandi, D. Farsadizadeh Page 61
    The role and importance of rainfall-runoff process in water resources studies has led this process to be considered by many researchers. Different methods such as artificial neural networks, fuzzy systems, neurofuzzy, wavelet analysis, genetic algorithm, genetic programming and stochastic differential equations have been developed for rainfall-runoff modeling. Furthermore, genetic programming which involves a mathematical model relating output and input variables, is able to select input variables that effectively contribute to the model. In this research, genetic programming (GP) was applied to modeling of daily basis rainfall-runoff process in Lighvan watershed with area of 76.19 km2. According to the ability of GP in selecting the best variables, the significant variables were selected after 10 times running of GP. Modeling process was carried out using selected variables as well as two sets of mathematical operators. Comparing the results obtained for both models indicated that correlation coefficients and mean square errors using training data set were equal for both of them i.e. 0.85 and 0.06, respectively. For the test data the coefficients became 0.93, 0.2 for set (1) and 0.97 and 0.08 for set (2), respectively. The model obtained from set (2) of the mathematical operators, was selected as the desirable one for the rainfall-runoff analysis in the watershed.
  • A. Ahmadi, Mr Neyshabouri, H. Asadi Page 73
    Fractal dimension (Dm) of particle size distribution (PSD) has been introduced as a predictor of soil texture-related properties. This study investigates relationships between Dm and some of the physical properties of soils. Samples from 36 soil series with varying properties were collected from northwest of Iran. Sand fraction was determined by sieving, and silt and clay fractions by the hydrometer methods. Fractal dimension of PSD was computed by Bird et al. model. Organic matter content and total porosity of the samples were measured by wet oxidation and gravimetric methods, respectively. A rainfall simulator with drainable tilting flume (1×0.5 m) at 9% slope was employed and the effective hydraulic conductivity (Ke) was calculated at 20, 37, and 47 mm h-1 rainfall intensities. Statistical analysis showed that in contrast to significant and positive correlations occurred between Dm and each of clay (0.963**), silt (0.371**) and total porosity (0.642**), the correlations between Dm and either of sand (0.748**) or geometric mean diameter of particles (dg) were negative (0.748**). Therefore, Dm had significant relations with soil textural fractions and textural classes, and might be used as an integrating index in modeling studies. Results also showed that greater Dm was associated with greater self-similarity in pore size distribution.
  • M. Khiavi, Mb Khorshidi, M. Ismaeili, S. Azarabadi, A. Faramarzi, N. Najafi, J. Emaratpardaz Page 83
    This experiment was carried out as a factorial design based on RCBD with 18 treatments and three replicates during crop year 2005-2006 at Zanjan agricultural research center, in order to investigate effects of boron and zinc foliar application on yield of two rapeseed cultivars. Factors in the experiment were: spraying Zn sulphate at three levels including Zn0 (no spraying), Zn1 (spraying with concentration of 0.003m/v), Zn2 (spraying with concentration of 0.006 m/v) and spraying boric acid including B0 (no spraying), B1 (spraying with concentration of 0.002 m/v), B3 (spraying with concentration of 0.004 m/v) and the two cultivars were V1 (SLM046) and V2 (Talayeh). Sprayings were accomplished at two growth stages (early stemming and flowering). During the growth period, conventional cares were done and the required information including plant height, number of fertile and infertile capsules were recorded. At harvesting, TKW (thousand kernel weight) was determined in addition to grain yield. Analysis of variance showed significant difference between the treatments, Maximum grain yield of rapeseed (4180 kg/ha) was obtained from Zn0B1 treatment in SLM046 cultivar. Therefore, regarding to positive effects of B on grain yield and joint application of B and Zn on the number of fertile and infertile capsules and TKW and also high yield, it is recommended to use cultivar SLM046 and joint spraying of boric acid and Zn sulphate with the concentration of 0.002 and 0.003(m/v), respectively, at early stemming and flowering stages in the regions of similar climate.
  • Vr Verdinejad, T. Sohrabi, M. Feizi, N. Heydari, Sh Araghinejad Page 97
    In this study, the effects of different quality and quantity levels of irrigation water on crop yield, soil water and solute transport were simulated using SWAP model. Field experiments were conducted for the six main crops of the region such as wheat, barley, onion, sunflower and sugar beet at Rudasht drainage and soil reclamation research station. The effects of water salinity under different irrigation managements on crop yield, crop yield components and soil salinity were investigated. The SWAP model was calibrated by inverse modeling and was linked with the PEST model. The model calibration consisted of hydraulic parameters of soil layers as well as solute transport and crop parameters. In order to evaluate modeling validity, statistical indices such as coefficient of determination, root mean square error, modeling efficiency and coefficient of residual mass were calculated. Result of the model analysis showed that with precise calibration, SWAP model is able to predict soil water and solute transport and crop yield with high degree of accuracy. To determine crop-water-salinity production functions, SWAP model was linked to the SENSAN model, then by changing irrigation water depth and salinity values, the model was executed. In order to determine optimal production function for each crop, six functions including linear, cobb douglas, transcendental, translog, quadratic and the Leontief were examined and the pertinent parameters were determined with ordinary least square method using SHAZAM model. Based on statistical indices the optimal production function for wheat, barely, sugar beet, onion and cotton were adjusted Leontief and for sunflower was quadratic.
  • H. Zare Abyaneh, A. Moghaddamnia, M. Bayat Varkeshi, A. Gasemi, M. Shadmani Page 113
    Evaporation as a basic data has a special importance in agricultural, hydrological, meteorological and water and soil conservation researches. In this study, annual evaporation was estimated by means of 61 meteorological station information with 9 empirical and theoretical methods. Results were compared with class-A pan data. The results showed that among the tested methods, Ivanov method had the best consistency with class-A pan evaporation data. The highest relative frequency was in Ivanov method with covering about 56% of all stations and the least covering in Marciano method with 1.6 % converage.. Therefore, Ivanov method showed the needed accuracy for the predicting of evaporation at the different parts of Iran. For estimation of the evaporation at the locations without measured data, evaporation zoning as an important principle at large scheduling were considered. For zoning two methods of simple and ordinary kriging with circular, spherical, exponential and Gousian models were used. Statistical criteria as MAE and MBE showed that circular model in ordinary kriging method is better. The values of statistical criteria were 1.54 and 0.01 mmday-1, respectively. Evaporation zoning in Arcview software, based on the actual value of evaporation and value of Ivanov method at four groups of evaporation were considered that they had good overlapping. Results of evaporation zoning showed that value of evaporation in 99.33% of Iran is higher than 4.04 mmday-1 and same evaporation at 96.43% based on Ivanov method was obtained. Results showed that evaporation in local variation (Ivanov) in ordinary kriging for large area and use of large number of stations is reliable. Finally, the spatial variation of evaporation is estimation by Ivanov method with zoning to ordinary kriging method is recommended for the Iran.
  • Mr Dalalian, M. Homaee Page 129
    Phytoremediation is one of the environmental friendly technology that uses plants to clean up soil from heavy metals contamination. The prerequisite for successful phytoremediation is the existence of hyperaccumulator plants. The objective of this study was simulation phytoremediation time of Cd and Cu-spiked soils by Salvia sclarea. A mathematical model was used based on soil and plant responses to Cd and Cu pollutants. To verify the model, an extensive experimental set up was established to obtain the needed data. Large quantity of a sandy loam soil was thoroughly mixed with Cd and Cu to obtain homogeneous concentration of these pollutants within the soil matrix. The Cd and Cu spiked soils were packed into the designated pots. Salvia sclarea seeds were germinated in the containing 7.5 Kg of Cd and Cu spiked soils. The proposed models then were calibrated using the collected data and validated quantitatively. The results indicated that phytoremediation rate of Cd and Cu by Salvia s. is zero-order function for Cd and Cu concentration in soil. The results also indicated that the proposed model with linear adsorption isotherm can reasonably predict the time needed for the remediation of soil Cd and Cu.
  • M. Karimi Kakhki, A. Sepehri Page 143
    This study was carried out to investigate climate change at Hamedan-nozheh and Tabriz meteorological stations during two periods of 55 and 41 years ending to 2005, using nonparametric Mann-Kendall and parametric linear regression tests. Results indicated the upward trend of maximum temperature in Hamedan at annual scale and at late winter to early autumn in 55 years period. Increasing wind speed at annual scale, spring and summer and decreasing of the spring precipitation were occurred in this period. The minimum temperature had synchronous downward trend. In 41 years period, the maximum temperature was stable and decreasing minimum temperature trend was changed to upward trend. Also, the mean temperature at annual scale and summer and the sunshine hours at annual, winter, late summer and early autumn were increased. Noticeable changes in Tabriz climate were decreasing of precipitation at annual scale and winter, decreasing of the relative humidity throughout the year, decreasing of the wind speed at summer and increasing of the minimum, maximum and mean temperatures at annual scale and summer in 55 years period. In 41 years period, reference evapotranspiration had upward trend at winter, early spring and early autumn. The relative humidity and sunshine hours had synchronous downward and upward trends, respectively. Also, the minimum, maximum and mean temperatures had upward trends in some cases. Altogether, aridity index had downward trend in consequence of precipitation decrease and reference evapotranspiration increase in Tabriz that led to rise of climate aridity.
  • Hr Fooladmand Page 157
    Estimation of reference crop potential evapotranspiration (ETo) is essential in many irrigation projects. Also, concerning the deficit of water reresources in Iran, ETo prediction through using time series has paramount role in future programming. Based on this, monthly ETo values were calculated using monthly weather data up to year 1388 of synoptic stations in Fars province containing Abadeh, Eghlid, Darab, Zarghan, Dorodzan Dam, Shiraz, Fasa and Lar. Then, in each station it was assumed that about 20 percent of last ETo values were not available, and consequently these values were predicted using time series model of SARIMA, and then the predicted and calculated values of ETo in each station were compared with line one:one, separately. The results showed that the same time series model were not appropriate for all stations. Moreover, the results indicated that there were not significant diferences between the predicted and calculated values of ETo in each stations. Therefore, ETo values were predicted up to year 1403 for each station, separately. The results generally indicated an increasing trend in ETo prediction in Fars province.
  • S. Mehdizadeh, J. Behmanesh, J. Nikbakht Page 171
    Accurate estimation of crop water requirement is the basic step for designing and scheduling of irrigation and drainage projects. Evapotranspiration (ET) is a stochastic variable, therefore to reduce the risk level, it is needed to select and use proper evapotranspiration probability levels. In this research, 24 years meteorology data of Orumieh synoptic station have been used to estimate ET0. Also for investigation the effect of ET0 calculation methods on its value, FAO Penman-Monteith (FP-M) and Hargreaves-Samani (H-S) models were selected. Daily ET0 distribution curves with different probability levels for each method were extracted. Differences between maximum daily ET0 values (calculated by FP-M method) with 75% and 50% probability level was 1.0 mm/day (equivalent to 13%) and between 90% and 50% was 1.9 mm/day (24%). Similarly for H-S method the difference was 0.5 and 0.9 mm/day (8% and 15%), respectively. Also at a particular probability level, there was noticeable difference between values of FP-M and H-S methods. In order to understand the impacts of calculation period length on mean daily ET0 value, daily ET0 with 99% probability, and moving average of daily ET0 were calculated for 1, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 25 and 30 day perrids. After determination of occurrence date of average maximum daily ET0 for the above periods, average of maximum daily ET0 with different probability levels for the periods of 1 to 30 days were determined. The occurrence of peak dates within 1 to 20 day periods, for FP-M method was 2 weeks after H-S method but for 25 and 30 day periods the dates were the same. The results showed that the peak mean daily ET0 of FP-M method for 5 day periods at 50% and 75% probability levels were 7.8 and 8.7 mm/day (12% difference) and for H-S method they were 6.1 and 6.6 mm/day (8% difference).
  • A. Moussavi, H. Asadi, M. Esfandbod Page 185
    In the current study, an anion exchange resin, Purolite A 400, was employed to investigate nitrate removal from aqueous solutions. For the adsorption isotherm study, 0.15 g of resin was contacted with 50 mL of NaNO3 solution at the concentrations of 5, 20, 40, 60, 80, 100, 150, and 200 mg-NO3 L-1 with two pHs of 6.5 and 7.5 at two equilibrium temperatures of 20 and 25 oC for 24 h with continuous shaking. Aadsorption characteristics of the resin for nitrate were evaluated by modeling of adsorption isotherms using Langmuir, Freundlich, Redlich - Peterson and Sips models. Based on the statistics of Chi-square test and correlation coefficient, Langmuir equation showed the best fit to the data. Sips and Redlich–Peterson equations followed Langmuir model, respectively. Freundlich equation fitted poorly to the date, though its correlation coefficient was significant. Comparison and relations among the calibrated parameters of the models showed that Sips and Redlich–Peterson equations were similar to Langmuir equation. Based on the latter equation, Purolite A-400 revealed higher (average 30 percent) bonding energy at 25 oC than 20 oC. Adsorption capacity of the resin also was 25 percent higher at pH 6.5 than pH 7.5.