فهرست مطالب
فصلنامه مهندسی منابع آب
پیاپی 8 (بهار 1390)
- بهای روی جلد: 30,000ريال
- تاریخ انتشار: 1390/03/18
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحه 1تخمین تراز سطح ایستابی از مسایل مهم و اساسی است که در برنامه ریزی کشاورزی، مدیریت منابع آب و تعیین نیاز آبی گیاهان بویژه در مواردی که از راهکارهای کم آبیاری بهره برده شود، دارای اهمیت فراوانی است. آگاهی از تراز سطح ایستابی می تواند در شوری و ماندابی شدن زمین وحتی زهکشی اراضی مفید باشد. در تحقیق حاضر از سامانه های هوشمند استنتاج عصبی – فازی تطبیقی، شبکه های عصبی مصنوعی و برنامه ریزی ژنتیک برای تخمین تراز سطح ایستابی دشت شبستر در استان آذربایجان شرقی، واقع در شمال غرب ایران بهره وری گردیده است. دراین تحقیق از اطلاعات 20 پیزومتر که دارای آمار بالای 17 سال بودند، استفاده شده است. نتایج حاصل حاکی از توانایی مطلوب برنامه ریزی ژنتیک در تحلیل پدیده ی غیر خطی تغییرات تراز سطح ایستابی است. با توجه به شاخص های آماری به کار گرفته شده در تحقیق حاضر، شبکه ی عصبی مصنوعی و نیز سامانه ی عصبی – فازی تطبیقی و برنامه ریزی ژنتیک قادر به تخمین دقیق تراز سطح ایستابی بوده و با وجود برخی تفاوت های جزیی در دقت حاصل از به کارگیری این سه روش، که روش برنامه ریزی ژنتیک را به عنوان بهترین روش پیشنهاد می نماید، هر سه روش از دقت قابل قبولی برخوردارند. نتایج نشان دادند که شبیه عصبی – فازی به عنوان بهترین شبیه در تخمین های مبتنی بر داده های 3 ماه قبل بوده و شبیه ژنتیک و عصبی مصنوعی به ترتیب در مراتب بعدی قرار دارند. همچنین راه حل های صریحی که نشانگر ارتباط بین متغیر های ورودی و خروجی می باشند، بر مبنای برنامه ریزی ژنتیک ارائه گردیده اند که این امر بر ارجحیت شبیه های ژنتیک بر دو شبیه دیگر می افزاید.
کلیدواژگان: برنامه ریزی ژنتیک، تخمین، تراز سطح ایستابی، سامانه ی عصبی، فازی تطبیقی، شبکه های عصبی -
صفحه 11خلاصه به فارسی:رابطه ی بین عمق سطح ایستابی و تبخیر از سطح خاک در اغلب مناطق خشک و نیمه خشک بسیار مهم است. در این مناطق به علت آبیاری بیش از حد نیاز، اغلب سطح ایستابی نزدیک زمین است که باعث شوری خاک می شود. در این مطالعه از یک شبیه فیزیکی سطح ایستابی برای تعیین شدت تبخیر در خاکهای لوم شنی، لومی و لوم رسی در گلخانه و برای سه سطح ایستابی 40، 60 و 80 سانتی متری استفاده شده است. تبخیر از سطح خاک، تبخیر از سطح آزاد، رطوبت سطحی(اندازه گیری با استفاده از TDR)، دمای بیشینه و دمای کمینه به مدت 74 روز و به صورت روزانه اندازه گرفته شدند. سپس چندین روش غیر خطی شامل وایازی (رگرسیون) خطی محلی، شبکه ی عصبی با دو لایه ی برگشتی، شبکه عصبی با کاهش شیب توام و شبکه عصبی با الگوریتم یادگیری BFGS با استفاده از آزمون گاما توسعه داده شدند. برای اعتبار سنجی شبیه ها نیز از شاخص های آماری جذر میانگین مربعات، میانگین قدر مطلق خطا و ضریب تبیین استفاده شد. نتایج هماهنگی مناسبی را بین نتایج اندازه گیری و پیش بینی نشان دادندکلیدواژگان: آزمون گاما، تبخیر از خاک لخت، شبیه وایازی، شبکه ی عصبی
-
پیش بینی تبخیر- تعرق سالانه با کاربرد داده های هواشناسی در شماری از ایستگاه های مناطق نیمه خشک ایرانصفحه 21عمده ترین عامل مصرف منابع آبی در مناطق خشک و نیمه خشک تبخیر- تعرق است، لذا آگاهی از روند تغییرات و پیش بینی این فراسنج و سایر فراسنجهای اقلیمی موثر بر آن نقش موثری را در برنامه ریزی، توسعه و مدیریت منابع آب ایفا می کند. هدف اصلی این تحقیق در مرحله ی اول بررسی روند تغییرات، در مرحله ی دوم پیش بینی ETo سالانه با استفاده از رگرسیون چند متغیره بین فراسنجهای موثر بر تبخیر- تعرق در شش ایستگاه سینوپتیک ایران، شامل مشهد، شیراز، تبریز، کرمانشاه، خرم آباد و ارومیه می باشد. از آن جایی که روند فراسنجهای اقلیمی در اقلیم های مختلف متفاوت است، حتی الامکان از ایستگاه هایی استفاده شده است که همگی در اقلیم نیمه خشک و تا حد امکان دارای آمار طولانی مدت می باشند. برای محاسبه ی روند از روش کمترین مربعات خطا بهره گرفته شده است. برای پیش بینی تبخیر- تعرق کل دوره ی آماری (L) به دو قسمت تقسیم شد: 1- دوره ی (L-5) سال ابتدایی، که از این دوره جهت واسنجی ضرایب تابع چند متغیره استفاده شد. 2- پنج سال انتهایی که برای پیش بینی ETo و ارزیابی معادلات رگرسیونی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج بررسی روند نشان داد که در بیشتر ایستگاه ها دماهای بیشینه، کمینه و تبخیر- تعرق افزایش و بارندگی و رطوبت نسبی روند کاهشی داشته اند. پیش بینی ETo سالانه با استفاده از رگرسیون چند متغیره بطور کلی نشان از توافق خوب بین ETo سالانه ی تخمین زده شده با استفاده از معادله ی پنمن- مانتیت و روش مذکور با خطای نسبی کم می باشد. مقادیر خطای نسبی در ایستگاه مشهد بین 1/4 –تا 4/2، شیراز بین 6/1– تا 9/0، تبریز بین 5/0 –تا 4/2، کرمانشاه بین 3/2 – تا 7/0، خرم آباد بین 1/0– تا 9/2 و ارومیه بین 3/2– تا 8/2 محاسبه شدند. بنابراین به آسانی می توان با استفاده از معادلات رگرسیونی تبخیر- تعرق را با دقتی مناسب پیش بینی کرد.
کلیدواژگان: تبخیر، تعرق، رگرسیون چند متغیره، روش فائو پنمن، مانتیث، اقلیم نیمه خشک -
صفحه 31در مطالعه حاضر به منظور بررسی خشکسالی ها از شاخص بارش استاندارد (SPI) در دو مقیاس زمانی 3 و 12 ماهه و داده های بارش 119 ایستگاه واقع در داخل کشور با طول دوره آماری مشترک 32 ساله (1384-1353) استفاده گردید. نتایج نشان دادند که تعداد خشکسالی ها در فواصل زمانی کوتاهتر بیش از تعداد آنها در فواصل زمانی طولانیتر نیز می باشند. بررسی ها در دوره آماری فوق نشان دادند که خشکسالی یک ویژگی اقلیمی است که در دوره های زمانی خاصی به وقوع می پیوندد. در سالهای اخیر، تکرار خشکسالی در ایران افزایش داشته ولی از شدت آن کاسته شده است. همچنین، مشخص شد که تکرار خشکسالی ها در مناطق مرکزی، جنوبی، جنوب شرقی و شرقی کشور نسبت به سایر مناطق بیشتر است. در ادامه، با پهنه بندی خشکسالی های حاصل از SPI به روش کریجینگ با واریوگرامهای کروی، نمایی، گوسین و توانی مشخص شد که در مقیاس 12 ماهه، واریوگرام دایره ای و در مقیاس 3 ماهه واریوگرام نمایی نتایج قابل قبولی از خود نشان دادند. مقادیر جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، دقت شبیه های برازش داده شده (MAE) و انحراف نتایج از مقادیر واقعی (MDE) در دوره زمانی یک ساله به ترتیب 857/0، 672/0 و 31/0 میلی متر و در دوره زمانی سه ماهه 941/0، 714/0 و 002/0- میلی متر بود. با توجه به نتایج پهنه بندی به نظر می رسد که بخش های مرکزی، جنوبی و قسمت هایی از شرق کشور از استعداد حساسیت بیشتری نسبت به خشکسالی ها در مقایسه با سایر نواحی ایران برخوردار می باشند. پهنه بندی خشکسالی ها در ایران نشان داد که در مقیاس سالانه بیشترین مقدار مساحت کشور در پهنه ی خشکسالی ها از نوع خفیف بوده است، در حالی که خشکسالی های شدید و بسیار شدید، نمود چشمگیری نداشته اند. با عنایت به نتایج حاصله از پهنه بندی، بطور متوسط 61 درصد از مساحت ایران درسالهای مورد بررسی در پهنه ی طبقات مختلف خشکسالی قرار داشته استکلیدواژگان: خشکسالی هواشناسی، شاخص SPI، پهنه بندی، GIS، ایران
-
صفحه 45نیترات یکی از شایع ترین و عمده ترین آلاینده های غیرمتمرکز منابع آبی است. یکی از منابع اصلی تولید آن فعالیتهای کشاورزی و استفاده از کودهای ازته می باشد. به دلیل وفور فعالیتهای کشاورزی در دشت زیدون واقع در جنوب شرق استان خوزستان، غلظت نیترات در منابع آبی این دشت مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، نمونه برداری از منابع آب در دو فصل خشک و تر انجام شد، و نمونه ها مورد آزمایش قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل نتایج تجزیه ی نمونه ها با استفاده از روش های ترسیمی و آماری با کاربرد نرم افزارهای ArcGIS و SPSS صورت گرفت. مقایسه ی نتایج به دست آمده با معیار آب شرب مشخص کرد که اندازه ی این یون در بخشی از دشت مورد مطالعه بالاتر از حد استاندارد بوده، و از نظر زمانی نیز در فصل خشک، نسبت به فصل تر فزونی می یابد. درصد بالایی از این آلودگی حاصل فعالیتهای شدید کشاورزی، استفاده بیش از حد از کودهای شیمیایی، حیوانی و همین طور آبیاری برنج، گندم و جو می باشد. همچنین، از نظر گسترش مکانی در بخش های شمالی و مرکزی به علت وفور زمینهای زراعی، و نیز وجود فاضلابهای روستایی، بیشترین غلظت نیترات مشاهده می شود. بنابراین، توجه به الگوی کشت در نواحی دارای مقادیر زیاد نیترات جهت جلوگیری از آلودگی بیشتر ضروری است.
کلیدواژگان: آلودگی آبهای زیرزمینی، نیترات، دشت زیدون، سامانه سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS -
صفحه 53در این مطالعه مدل های سری های زمانی چند متغیره به عنوان مدل های تصادفی خطی برای پیش بینی میانگین ماهانه دمای سطح آب خلیج فارس استفاده شد. سری های زمانی داده های این دما برای شش گره دریایی برای دوره 2007-1854 به عنوان پرونده ورودی مدل های چند متغیره سری های زمانی در نظر گرفته شدند. فرایندهای اتورگرسیو برداری برای انجام سری های زمانی چند متغیره به کار برده شدند. نمودارهای خود همبستگی باقی مانده ها برای مدل های انتخاب شده بر اساس ملاک اطلاعات آکاییک نشان می دهند که باقی مانده ها ناهمبسته اند. مقادیرمیانگین ماهانه دمای سطح آب خلیج فارس از ژانویه 2008 تا دسامبر 2009 به عنوان داده های آزمون با استفاده از مدل برازش داده شده پیش بینی شدند. نتایج نشان داد که ضریب همبستگی بین مقادیر مشاهده و پیش بینی شده برای هر گره در حدود 99/. می باشد. جذر میانگین توان دوم خطای پیش بینی برای هر گره کمتر از 7/. درجه سانتی گراد می باشدکلیدواژگان: دمای سطح آب، سری های زمانی چند متغیره، فرایندهای اتورگرسیو برداری، پیش بینی، خلیج فارس
-
صفحه 63خلاصه به فارسی:استفاده و دارای بازده زیاد از آب در دسترس به علت محدودیت منابع آب، و نیز ایجاد مشکلات زهکشی، ضروری است، بنابراین جهت بالابردن بازده آبیاری، سامانه های آبیاری بارانی در سالهای اخیر توسعه زیادی یافته اند. طراحی، اجرا و بهره برداری از یک سامانه آبیاری ممکن است صحیح و یا بطور نادرست انجام پذیرد، لذا ارزیابی سامانه برای مدیریت روشن می سازد که آیا بهره برداری از سامانه را ادامه دهد، یا اینکه تغییراتی در آن ایجاد نماید. هدف اصلی این تحقیق ارزیابی سامانه های آبیاری بارانی کلاسیک ثابت اجرا شده در منطقه مهاباد بوده، که برای این منظور سه سامانه آبیاری بارانی کلاسیک ثابت بطور کاملا تصادفی انتخاب، و در سه مرحله مورد ارزیابی قرار گرفتنند. بدین منظور ابتدا فراسنجهایی از قبیل ویژگی های هواشناسی، خاک، آب آبیاری، محصول، و خصوصیات سامانه از قبیل فشار و دبی(بده) آبپاشها اندازه گیری شدند. سپس شاخصهای ارزیابی شامل ضریب یکنواختی کریستین سن، یکنواختی توزیع، بازده کاربرد واقعی ربع پایین، بازده بالقوه ربع پایین، بازده کاربرد و بازده ترکیبی با تجزیه و تحلیل داده های صحرایی محاسبه شدند. نتایج نشان دادند که میانگین مقادیر ضریب یکنواختی کریستین سن، یکنواختی توزیع، بازده کاربرد ربع پایین و بازده بالقوه ربع پایین سامانه به ترتیب 4/66%، 2/52%، 8/45% و 8/45% بوده اند. همچنین، نتایج نشان دادند که میانگین تلفات تبخیر و بادبردگی، و نفوذ عمقی در این سامانه به ترتیب 2/12% و 4/13% و مجموع تلفات 6/25% بوده است. همچنین، نتایج بیانگر آنند که بازده کاربرد و بازده ترکیبی به ترتیب 4/74% و 8/75% بوده اند. شایان ذکر است که یکی از دلایل اصلی پایین بودن یکنواختی توزیع و بازده آبیاری در این سامانه ها سرعت باد و ضعف طراحی بوده است.
کلیدواژگان: آبیاری بارانی، ارزیابی، بازده کاربرد، کلاسیک ثابت، مهاباد، یکنواختی توزیع -
مکان یابی مناطق مستعد برای اجرای آبیاری تحت فشار با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی GIS / مطالعه موردی دشت کرمانصفحه 77در تصمیم گیری واجرای سامانه های آبیاری تحت فشار در مقیاس ناحیه ای و منطقه ای، عوامل متعددی همچون آب، خاک و اقلیم از اهمیت ویژه ای برخوردارند. منابع آبهای سطحی و زیر زمینی موجود در هر منطقه نیز از کیفیت و کمیت واحدی برخوردار نیستند. دشت کرمان به وسعت تقریبی 7500 کیلومتر مربع دراستان کرمان واقع شده است. آبیاری اراضی این دشت با بهره برداری از سفره های آب زیرزمینی انجام می پذیرد که به دلیل بهره برداری شدید مواجه با افت سطح آب شده اند. به منظور جلوگیری از روند افت و افزایش بازده ی آبیاری انجام سامانه های آبیاری تحت فشار پیشنهاد می گردد. سامانه ی اطلاعات جغرافیایی (GIS) ابزاری موثر و کاربردی در این نوع بررسی ها است. در این تحقیق با استفاده از روش های جدید، با به کارگیری شبیه مکان یابی بولین، مناطق مستعد جهت اجرای سامانه های آبیاری تحت فشار (قطره ای و بارانی به تفکیک) شناسایی شده اند. براین اساس، از کل زمینهای متناسب و قابل آبیاری دشت کرمان حدود 5 درصد برای آبیاری بارانی و 25 درصد برای آبیاری قطره ای مناسب شناخته شده اندکلیدواژگان: آبیاری تحت فشار، GIS شبیه بولین، مکان یابی
-
Page 1Watertable elevation (WTE) prediction is of utmost importance in planning andimplementation of irrigated agriculture, especially where installing deficit irrigation systemsis considered in water-short areas. Furthermore, this information is vital in installing drainage systems and preventing land inundation and soil salinization. Using the WTE data from 20 piezometers maintained at least for 17 years, artificial intelligence neural networks, neurofuzzy system, and genetic programming were used to develop predictive tools to forecast WTE in the Shabestar Plain, Province of East Azarbaijan, northwest of the I.R. of Iran. The nonlinear behavior of WTE was ascertained when genetic programming was employed. The neurofuzzy system was proved to be the best predictor of the WTE; however, the other 2 systems performed satisfactorily. The neurofuzzy system was the best predictor based on the previous 3-month data; the genetic and artificial neural models occupied the 2nd and 3rd ranking in predictability. Explicit solutions that show the relationships between the input and output variables are presented based on genetic programming. This adds to the superiority of genetic programming over the other two models.
-
Page 11Knowledge of the relationships between the watertable depth and evaporation rate from the bare soil is of immense importance in arid and semi arid area. The rise in watertable, land inundation, and soil salinization are inevitable aftermath of over-irrigation in suchenvironments. Evaporative flux was measured in 200 mm inside diameter PVC columns filled with the sandy loam, loam and clay loam soils, maintaining the watertable in them at a depth of 40, 60 and 80 cm. Evaporation from both the bare soil and exposed water surface, soil water content, and the maximum and minimum air temperatures were measured daily for 74 consecutive days. The TDR technique was used for the soil water content determination.Several nonlinear models were developed using benefiting from the gamma test (theWinGamma program), including the local linear regression, the 2-layer back propagation,conjugate gradient descent, and the BFGS neural network. Validity of these models wasascertained using the root mean square error, the mean absolute error, and the largercoefficient of determination. The models satisfactorily predicted the measured evaporativeflux.
-
Page 21Prediction of reference crop potential evapotranspiration (ETo), and other effective climate parameters, are importance of in planning and management of water resources. Our objectives in this study were to: i) detect the probable trends in the parameters that effect decide the ETo rate, and ii) predict ETo for the different climatic zones of Iran using the multi-differential regressions. The meteorological stations, which had collected long-time reliable data (1951 - 2005) were: Mashhad, Shiraz, Tabriz, Kermanshah, Khorramabad and Orumieh; all of these stations are located in the semi-arid areas. The least mean square error technique was used to show the trends. The first 5- year data (L-5) were used to derive the coefficients of the multivariable functions. The last 5-year data were used to predict the ETo, and to evaluate regression equations. The results indicated that the maximum and minimum temperatures, and the ETo increased, and the relative humidity and rainfall decreased in most stations. Using the multi-variable regression technique revealed the presence of a good agreement between the amount of ETo by our calculations and those obtained using the FAO-Penman-Monteith method. The relative errors had low levels; these were 2.4-4.1 mm for the Mashhad Station, - 1.6 to 0.9 mm for the Shiraz Station, -0.5 to 2.4 mm for the Tabriz Station, -2.3 to - 0.7 mmfor the Kermanshah Station, -0.1 to 2.9 mm for the Khorramabad Station, and -2.3 to 2.8 mm for the Orumieh Station. Therefore, our developed regression equations satisfactorilypredicted the ETo.
-
Page 31The standard precipitation index (SPI) was used to analyze 32 years (1974-2006) ofprecipitation data collected at 119 rain gauging stations throughout the I.R. of Iran todetermine drought frequencies in different ecological zones of that country. The resultsrevealed that the droughts at the shorter time intervals were more frequent than those with the longer time intervals. The study also showed that drought occurrence is a climatic property happening at certain time intervals. The assessments indicated that drought has been more frequent, yet of less intensity, during the recent years. Furthermore, the frequency of these droughts was higher in the central, southern, southeastern, and eastern parts of the country.Drought zoning was achieved using the kriging method with spherical, exponential, Gaussian, and power variograms. The results showed that the spherical and power variograms were the best predictors of 12- and 3-month frequencies, respectively. The values of root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and medium error (MDE) were 0.857, 0.672 and 0.31 mm, respectively, for a 12-month period; they were 0.941, 0.714 and -0.002 mm for a 3- month period. The zoning analysis revealed that the central, southern and some regions of eastern Iran were more susceptible to droughts than the other region of the country. It further indicated that on an annual basis, most regions experience droughts of low intensity. Severe and very severe droughts were not detected in our analysis. Overall, 61% of the area of Iran suffered from droughts of different severities.
-
Page 45Nitrate is one of the most widespread non-point source pollutants of groundwaterresources. Although nitrogenous fertilizers are the well known culprits, sewage, feed lots, and chemical industries are also among the major contributors. As the Zydoun Plain is a thriving agricultural area, and the N-polluted groundwater was a cause of concern, this study was implemented to survey the affected areas, and the time of the year when pollution is prevalent. Groundwater sampling was performed during the wet and dry periods, the latter was the growing season when irrigation is practiced. The data were analyzed both graphically and statistically using the ArcGIS and the SPSS software. It was observed that groundwater nitrate concentration was higher during the summer months due to the application of Nfertilizers to the farm fields, particularly to the rice paddies. The groundwater in the northern and central parts of the plain showed higher concentrations of nitrate due to an abundance of agricultural activities in those areas. Reduction of N-fertilization in the affected areas is highly recommended.
-
Page 53The multivariate time series models as the linear stochastic models were used to forecastmonthly average of the Persian Gulf surface temperature (PGST). The time series data oftemperature for the period 1854-2007 for six sea grid points were considered as the input file of multivariate time series. Vector autoregressive processes were employed to perform multivariate time series. The auto-correlation function plot of the residuals for the fitted model, based on the Akaike's information criterion, has indicated that the residuals were uncorrelated. The monthly values of the PGST from January 2008 to December 2009 as the test data have been forecasted using the fitted models. The results have indicated that the correlation coefficient between the observed and predicted values for each grid point was about 0.99. The root mean square prediction error for each grid point was less than 0.7 degrees Celsius.
-
Page 63The application of appropriate technology to increase water use efficiency (WUE) is ofcrucial importance in water-short regions. Therefore, sprinkler irrigation systems (SISs) areinstalled in such areas. However, poor design and inadequate maintenance substantiallydecrease WUE. As it was believed that the SISs in the Mahabad region do not performsatisfactorily, 3 solid sets were selected randomly and their performance was evaluated during 3 field visits. Meteorological characteristics, soil and water quality information, types of agronomic crops, and specifications of the SISs, including pressure and discharge rate atnozzle heads, were collected, and the following criteria were determined: Christiansen’suniformity coefficient (CUC), distribution uniformity (DU), application efficiency of lowquarter (AELQ), potential application efficiency of low quarter (PELQ), applicationefficiency (AE), and combined efficiency. The results showed that the overall average of the systems for CU, DU, AELQ and PELQ were 66.4, 52.2, 45.8 and 45.8 %, respectively.Furthermore the wind drift and evaporation losses (WDEL), deep percolation (DP), andoverall average losses were 12.2, 13.4 and 25.6 %, respectively. The overall average ofapplication efficiency and combined efficiency were 74.4 and 75.8 %, respectively. The main reason for the low distribution uniformity and unsatisfactory application efficiency in these systems was poor design, especially with regard to the velocity of wind.
-
Page 77The 7500 km2 Kerman Plain is badly suffering from water shortage due to overexploitationof its groundwater resources. Therefore, replacing the traditional irrigationmethods with the pressurized systems is in order to highly increase water use efficiency. This necessitates finding the most suitable sites for installing sprinkler and drip irrigation systems.The GIS technology along with the Boulian model facilitated locating the farm fields intended for this purpose. Of the surveyed terrains, 5 percent were judged suitable for sprinkler irrigation, and 25 percent were found to be suitable for drip irrigation.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.