فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال پنجاه و دوم شماره 7 (پیاپی 67، مهر 1400)

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و دوم شماره 7 (پیاپی 67، مهر 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/07/30
  • تعداد عناوین: 20
|
  • جواد پورمحمود، سید مهدی هاشمی شاهدانی*، عباس روزبهانی صفحات 1709-1720

    وقوع دوره های کم آبی مستمر به عنوان مخاطره طبیعی، در کاهش عملکرد سامانه های توزیع آب کشاورزی کشور تاثیر زیادی داشته است. در این پژوهش به تحلیل ریسک خشکسالی در سامانه توزیع آب سطحی در شبکه آبیاری رودشت پرداخته شده است. بدین منظور، با استفاده از شاخص خشکسالی جریان (SDI) به ارزیابی و احتمال وقوع پدیده خشکسالی در منطقه پرداخته شده و شدت اثر خشکسالی از ترکیب شاخص های ارزیابی عملکرد توزیع آب، راندمان، کفایت و عدالت، با روش مجموع وزین ساده (SAW) در قالب پنج سناریو وزنی بر اساس دیدگاه های مدیریتی متفاوت، محاسبه شد. در نهایت با ترکیب دو مولفه احتمال وقوع و شدت اثر خشکسالی، ریسک این پدیده در سامانه توزیع آب کشاورزی محاسبه و تحلیل شد. نتایج نشان داد که بر اساس شاخص SDI، خشکسالی در بازه زمانی ماهانه با بزرگی (42/2- تا 47/2) و در بازه زمانی سالانه با بزرگی (54/2- تا 65/1) رخ داده است. محدوده مقادیر ریسک سالانه خشکسالی با احتساب دیدگاه های مختف از طریق اعمال سناریوهای وزنی به این ترتیب بدست آمد: دیدگاه ارزیابی با تاکید بر نظر مدیر شبکه (668/0 تا 804/0)، با تاکید بر نظر بهره بردار (636/0 تا 803/0)، تاکید توامان مدیر و بهره بردار (647/0 تا 802/0)، تاکید بر نظر آب منطقه ای و مدیران استانی (684/0 تا 804/0)، و با تاکید بر ملاحظات زیست محیطی در محدوده شبکه آبیاری (692/0 تا 804/0). نتایج به دست آمده از به کارگیری ساختار تحلیل ریسک در هر دو بازه زمانی ماهانه و سالانه، مدیران شبکه را قادر می سازد تا مناسب ترین راهکارهای بهبود عملکرد را متناسب با بزرگی و زمان وقوع ریسک شکست سامانه ارایه دهند.

    کلیدواژگان: خشکسالی، احتمال وقوع، شدت اثر، ریسک، شبکه آبیاری
  • صدیقه منصوری، حسین فتحیان*، علیرضا نیکبخت شهبازی، مهدی اسدی لور، علی عصاره صفحات 1721-1733
    در این تحقیق از ترکیب مدل شبیه سازی و بهینه سازی برای اعمال سیاست جیره بندی مخزن استفاده گردید. شبیه سازی حوضه مورد مطالعه با استفاده از مدل WEAP برای بهره برداری از مخزن سد ایلام واقع بر رودخانه کنجانچم انجام شد و برای انجام بهینه سازی سیستم، از مدل چند هدفه MOPSO استفاده شد. به طوری که در آن، هدف اول، حداکثر نمودن درصد تامین نیازها در مقابل هدف دوم یعنی حداقل نمودن میزان تخطی از ظرفیت های مجاز مخزن در طول دوره بهره برداری قرار گرفت. در این راستا مدل سازی بهره برداری از مخزن بر اساس وضع موجود بهره برداری منطقه و برای یک بازه 360-ماهه صورت گرفت. در نهایت با تعریف سناریوی بهینه و اعمال سیاست جیره بندی مخزن، بهینه سازی بهره برداری از سیستم انجام شد و نتایج با سناریوی مرجع مقایسه گردید. در این تحقیق با در نظر گرفتن 24 متغیر تصمیم شامل 12 متغیر تراز جیره بندی و 12 متغیر ضریب جیره بندی پس از 1000 تکرار جواب های بهینه حاصل گردید. نتایج نشان داد در سناریوی بهینه تخطی از ظرفیت های مجاز مخزن در هیچ دوره ای اتفاق نیفتاد درحالی که در سناریوی مرجع در ماه هایی که کمبود آب بیشتری وجود داشت در ماه های متوالی تراز مخزن به تراز مرده رسید که باعث عدم تامین نیاز سیستم در این ماه ها و آسیب جدی به سیستم می گردد. با توجه به اعمال سیاست جیره بندی در سناریوی بهینه، درصد تامین نیاز در ماه های بحرانی بین 20-35 درصد نسبت به سناریوی مرجع افزایش یافت که حاکی از کاهش قابل توجه شدت شکست در ماه های مذکور نسبت به سناریوی مرجع است.
    کلیدواژگان: سیاست جیره بندی، MOPSO، بهینه سازی، شبیه سازی، WEAP
  • مجتبی زنگنه، مهدی سرائی تبریزی*، امیر خسروجردی، علی صارمی صفحات 1735-1751

    هدف اصلی این پژوهش، تدوین یک مدل تصمیم گیری چندمعیاره مبتنی بر ذی نفعان و ذی مدخلان محدوده مطالعاتی دشت ورامین با رویکرد کنترل فرونشست آبخوان است. یکی از ابزارهای مهم جهت تدوین مدل تصمیم گیری برای کنترل فرونشست زمین استفاده از مدل های عددی و ارزیابی سناریوهای مختلف در این مدل ها می باشد. با توجه به ارتباط و حساسیت میزان برداشت از منابع آب زیرزمینی با میزان فرونشست، استفاده از مدل MODFLOW جهت شبیه سازی کمی آبخوان و سپس استفاده از بسته نرم افزاری SUB به منظور شبیه سازی میزان نشست زمین می تواند این ارتباط را به خوبی مشخص کند. تحلیل و شبیه سازی مدل کمی و فرونشست، نشان داد که وضعیت آبخوان بحرانی بوده و میزان افت آبخوان در یک دوره 5 ساله، بیش از 6 متر بوده و متعاقب آن نشست زمین نیز در بخش های مرکزی آبخوان به 37 سانتی متر خواهد رسید. بر این اساس با در نظر گرفتن 8 راهکار علاج بخشی که تلفیقی از کاهش برداشت از منابع آب زیرزمینی و تغذیه مصنوعی آبخوان است، مطالعه اثربخشی این راهکارها انجام گرفت. بررسی نتایج وزن دهی معیارهای این پژوهش نشان داد که معیار زیست محیطی که مربوط به شاخص تعدیل نشست زمین است، دارای بیش ترین وزن و مقدار 27/0 است و مهم ترین معیار در تصمیم گیری معرفی گردید. پس از ارزیابی نتایج و اولویت های راهکارها با روش COPRAS مشخص گردید که راهکار A8 به عنوان اولویت اول علاج بخشی آبخوان معرفی می شود. همچنین نتایج نشان داد که با اعمال این راهکار میزان نشست زمین کاسته و حداکثر میزان نشست 5/23 سانتی متر در بخش مرکزی آبخوان خواهد بود. در نهایت وضعیت کمی آبخوان نیز با اعمال این راهکار نسبت به دوره پیش بینی (2024) نیز 76 درصد بهبود نشان داد.

    کلیدواژگان: تصمیم گیری چندمعیاره، تعادل بخشی آب زیرزمینی، فرونشست، دشت ورامین
  • پریسا مشایخی* صفحات 1753-1763

    در این پژوهش از نرم افزار HYDRUS- 2D/3D برای برآورد نقاط ظرفیت زراعی (FC) و نقطه پژمردگی دایم (PWP) با استفاده از رویکرد حل معکوس، استفاده شد. برای این منظور، داده های نفوذ تجمعی اندازه گیری شده به روش استوانه های دوگانه در 95 نقطه از مناطق مختلف استان اصفهان به عنوان ورودی مدل مورد استفاده قرار گرفت. خاک های مورد مطالعه در هفت کلاس بافتی شامل لوم شنی (SL)، رسی (C)، لوم (L)، لوم سیلتی (SiL)، لوم رسی (CL)، لوم رس سیلتی (SiCL) و رس سیلتی (SiC) قرار گرفتند. در اکثر نمونه ها مقادیر شبیه سازی شده FC و PWP کمتر از مقدار اندازه گیری شده آنها بود. نتایج نشان داد که کمترین میزان خطا در برآورد نقاط FC  مربوط به بافت SL (884/0= R2 و 021/0=RMSE) و بیشترین خطای برآورد FC مربوط به بافت C (1/0= R2 و 122/0=RMSE) بود. همچنین کمترین خطای برآورد نقاط PWP  مربوط به بافت L (858/0= R2 و 003/0=RMSE) و بیشترین خطای برآورد PWP مربوط به بافت C (21/0= R2 و 025/0=RMSE) بود. در کل میزان خطای شبیه سازی با افزایش میزان رس در خاک و سنگین تر شدن بافت خاک افزایش پیدا کرد. همچنین در همه خاک ها مقادیر PWP شبیه سازی شده نسبت به مقادیر FC شبیه سازی شده، همخوانی نسبتا بیشتری با مقادیر اندازه گیری شده آنها داشت. مقادیر ضریب تبیین برای FC و PWP در همه خاک ها به ترتیب معادل 77/0 و 80/0 بود. در کل روش حل عددی معکوس از دقت قابل قبولی برای برآورد FC و PWP به ویژه در خاک های دارای بافت سبک برخوردار بود.

    کلیدواژگان: آب قابل استفاده گیاه، استوانه های دوگانه، شبیه سازی، نرم افزار HYDRUD-2D، 3D
  • سمیه دهقانی*، مهدی نادری، جهانگرد محمدی، احمد کریمی صفحات 1765-1778

    حوضه های آبخیز منابع تامین آب آشامیدنی شهرها و روستاها هستند و آلودگی آنها به عناصر سنگین، تهدید کننده سلامتی ساکنین حوضه و افرادی است که از آب و محصولات کشاورزی آنها استفاده می کنند. با توجه به اهمیت حوضه آبخیز باغان در استان بوشهر، این پژوهش با هدف ارزیابی آلودگی خاک سطحی این حوضه به برخی فلزات سنگین (Cd، Mn، Ni، Pb، Zn، Cu و Fe) در کلاس های مختلف اندازه ای ذرات خاک (کمتر از 2000  و 63  میکرون) کاربری های مختلف (مرتع، زراعی و باغی) در این حوضه انجام گرفت. مکان 120 نمونه مرکب خاک سطحی (0-20 سانتی متر) در حوضه با استفاده از تکنیک ابرمکعب لاتین تعیین شد. پس از تیمارهای اولیه عناصر سنگین به روش اسپوزیتو عصاره گیری و به کمک دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شدند و با استفاده از شاخص های ژیوشیمیایی فاکتور آلودگی (Cantamination Factor, CF)، زمین انباشت (Index of geo-accumulation, Igeo) و بار آلودگی (Pollution Load Index, PLI) مورد ارزیابی قرار گرفتند. افزایش معنی دار غلظت کل Cu، Cd و Fe با کوچکتر شدن اندازه ذرات خاک در کاربری های مختلف اراضی مشاهده شد. روند میزان CF در همه کاربری ها در کلاس کمتر از 2000 میکرون Cd>Mn>Pb>Ni>Cu>Zn>Fe و در کمتر از 63 میکرون به ترتیب Cd>Mn>Cu>Ni>Pb>Zn>Fe می باشد. ارزیابی آلودگی با استفاده از شاخص CF وضعیت فعلی خاک را در کاربری باغ نسبت به Cd، آلودگی قابل توجه و برای سایر فلزات، آلودگی متوسط نشان می دهد. مقادیر مثبت و معنی دار شاخص زمین انباشت (Igeo)  برای فلزات   Cdو Mn در هر دو کلاس اندازه ذرات در همه کاربری ها مشاهده شد. در مجموع نتایج این پژوهش قرارگیری ترجیحی غلظت برخی فلزات در اندازه ذرات ریزتر خاک را مورد تایید قرار می دهد. همچنین شواهد بیانگر تاثیر عوامل انسانی بر آلودگی خاک سطحی منطقه به فلزات کادمیوم و منگنز می باشد. نتایج این تحقیق می تواند اطلاعات ارزشمندی برای ارزیابی ریسک خطر آلودگی خاک های سطحی منطقه فراهم نماید.

    کلیدواژگان: آلودگی خاک، حوضه آبخیز باغان، فلزات سنگین، فاکتور آلودگی، ضریب زمین انباشت
  • ویدا کامکار، آرش آذری*، سید احسان فاطمی صفحات 1779-1793

    بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی یکی از مهم ترین چالش های پیش روی محققین منابع آب می باشد. استفاده تلفیقی در واقع، بهره برداری از منابع آب سطحی و زیرزمینی به منظور افزایش میزان آب قابل دسترسی و استفاده پایدار از منابع آب موجود است. بنابراین از اهداف اساسی مطالعه جاری، شبیه سازی برهم کنش آب سطحی و زیرزمینی با استفاده از ایجاد اتصال دینامیکی بین مدل آب سطحی WEAP و مدل آب زیرزمینی MODFLOW در دشت میان دربند می باشد. در این راستا برای شبیه سازی منطقه غیر اشباع خاک از روش هیدرولوژیکی رطوبت خاک استفاده گردید. نتایج حاصل از برهم کنش آب سطحی و زیرزمینی ارایه شده و شرایط موجود بهره برداری از منابع آب منطقه در صورت ادامه سیاست های موجود مورد بررسی قرار گرفت. یکی از مهم ترین دستاوردهای این تحقیق ایجاد شبیه سازی ناحیه اشباع و غیراشباع خاک با استفاده از مولفه های بیلان کامل هیدروکلیماتولوژی به صورت یک مدل متصل شده آب سطحی و زیرزمینی است. نتایج نشان داد در یک دوره 6 ساله بیشترین مقدار تغذیه آبخوان در سطح دشت میان دربند کرمانشاه در ماه های آبان تا فروردین در حدود 10 تا 19 میلیون متر مکعب است. در برخی از این ماه ها علاوه بر بارندگی مقدار ی از تغذیه ناشی از نفوذ آب آبیاری می باشد. بیشترین میزان افت تراز سطح آب زیرزمینی به مقدار 5/7 متر مربوط به ناحیه شمالی دشت و میزان متوسط افت در کل دشت در انتهای دوره بهره برداری 6 ساله (مهر 86تا شهریور 92) حدود 4 متر خواهد بود.

    کلیدواژگان: اندرکنش رودخانه و آبخوان، ناحیه غیر اشباع خاک، نرخ تغذیه، WEAP- MODFLOW
  • احسان مرادی، سعید شعبانلو*، بهروز یعقوبی صفحات 1795-1805

    تخمین و محاسبه آبشستگی در اطراف سازه ها از قبیل پایه پل ها از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این مطالعه، با استفاده از روش دسته بندی گروهی داده ها (GMDH) عمق آبشستگی در اطراف پایه پل های دوقلو و سه تایی شبیه سازی گردید. در ابتدا، موثرترین پارامترها بر روی عمق آبشستگی شناسایی شدند و سپس چهار مدل مختلف GMDH تعریف گردید. برای صحت سنجی نتایج مدل های GMDH از مقادیر آزمایشگاهی استفاده گردید که 70% مقادیر آزمایشگاهی برای آموزش مدل های GMDH و 30 درصد باقیمانده برای آزمون این مدل ها بکار گرفته شدند. در ادامه با انجام یک تحلیل حساسیت، مدل های برتر و موثرترین پارامترهای ورودی معرفی شدند. نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که مدل های GMDH مقادیر آبشستگی ها را با دقت قابل قبولی پیش بینی کردند. به عنوان مثال، مقادیر ضریب همبستگی (R)، شاخص پراکندگی (SI) و شاخص عملکرد (VAF) برای مدل برتر در شرایط آزمون به ترتیب برابر با 949/0، 212/0 و 129/90 محاسبه شدند. علاوه بر این، عدد فرود به عنوان مهمترین پارامتر ورودی برای تخمین عمق آبشستگی توسط مدل GMDH معرفی گردید. همچنین، مقدار ضریب اختلاف متوسط برای مدل برتر معادل با 228/1 بود. برای مدل های GMDH مختلف چهار رابطه ارایه گردید و در انتها یک کد کامپیوتری برای شبیه سازی عمق آبشستگی توسط مدل GMDH ارایه گردید.

    کلیدواژگان: پایه های جفت و سه تایی، آبشستگی، روش دسته بندی گروهی داده ها، تحلیل حساسیت، شبیه سازی
  • سیده مهرنوش میربابایی، محمود شعبانپور شهرستانی*، محمدرضا خالدیان، علی اصغر ذوالفقاری صفحات 1807-1823

    آبگریزی خاک یک خصوصیت دینامیک است که نفوذ آب به خاک را به تاخیر انداخته و پتانسیل ایجاد رواناب و فرسایش را افزایش می دهد. دانش دقیق در مورد وجود و شدت آبگریزی مناطق ساحلی گیلان، که تحت کاربری های مختلف اراضی هستند، از اهمیت خاصی برخوردار است. مطالعه حاضر اثر کاربری اراضی را بر آبگریزی خاک در سه منطقه 1) منطقه جنگلکاری شده با پوشش کاج تدا 2) منطقه ی جنگلکاری شده با کاج تدا و در برخی قسمت ها تحت پوشش طبیعی انار وحشی 3) زمین کشاورزی تحت پوشش خرمالو ارزیابی می کند. آبگریزی خاک با سه آزمون زمان نفوذ قطره آب، مولاریته قطره اتانول و منطقه خیس شده خاک اندازه گیری شد. همچنین رابطه بین آبگریزی و برخی از خصوصیات (ماده آلی خاک، اسیدیته، نیتروژن کل، فسفر قابل استفاده، ظرفیت تبادل کاتیونی، قابلیت هدایت الکتریکی، سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، بافت خاک، جرم مخصوص ظاهری و حقیقی) در 200 نمونه بررسی شد. شدت آبگریزی در 6 سایز اندازه ذرات (2-1، 5/0-1، 25/0-5/0، 125/0-25/0، 125/0-05/0 و 05/0> میلی متر) ارزیابی شد. بر اساس نتایج، خاک های تحت پوشش کاج تدا بیشترین آبگریزی و خاک های تحت پوشش انار وحشی و کشت شده با خرمالو کمترین آبگریزی را نشان دادند. همچنین ماده آلی و نیتروژن کل با اثر مثبت و اسیدیته خاک با اثر منفی مهم ترین پارامترهای کنترل کننده آبگریزی در این خاک ها بودند. نتایج نشان دادند اگرچه خاک های درشت بافت برای ایجاد آبگریزی مستعدتر هستند اما کوچک ترین اندازه ذرات در این خاک ها نقش بسیار مهمی در شدت آبگریزی خاک دارد.

    کلیدواژگان: آبگریزی خاک، زمان نفوذ قطره آب، مولاریته قطره اتانول، منطقه خیس شده خاک
  • محمدرضا انصاری*، آذین نوروزی صفحات 1825-1840

    طوفان های گرد و غبار به عنوان یکی از مهمترین خطرات زیست محیطی شناخته می شوند که مناطق مختلف جهان را تحت تاثیر قرار می دهند. در پی تشدید وقوع طوفان های گرد و غبار در استان خوزستان، منطقه جنوب شرق اهواز به عنوان کانون شماره 4 منشا گرد و غبار داخلی با اولویت اول اجرای عملیات مهار و احیا شناسایی و عملیات اجرایی لازم شامل برنامه مدیریتی، عملیات بیولوژیک و پخش آب، برای احیا اراضی تخریب شده در این منطقه انجام شده است. این پژوهش با هدف بررسی رابطه تغییرات دمای سطح زمین با کاربری اراضی به عنوان عوامل تاثیر گذار در ایجاد کانون گرد و غبار جنوب شرق اهواز انجام شده است. به این منظور از داده های ماهواره لندست هشت طی سال های (2020-2016) استفاده و نقشه های کاربری اراضی به روش ماشین بردار پشتیبان و نقشه های دمای سطح زمین به روش پنجره مجزا تهیه شد. نتایج پژوهش نشان داد که مساحت اراضی بدون پوشش از 97/98 درصد در سال 2016 به 81/99 درصد در سال 2017 افزایش و سپس به 68/76 درصد در سال 2020 کاهش یافته است. کمترین میزان مساحت کاربری های پوشش گیاهی متوسط، پوشش گیاهی خوب و سطوح آبی در سال 2017 و به ترتیب برابر با 05/0، 01/0و 03/0 درصد بوده است. بیشترین مساحت کاربری های پوشش گیاهی متوسط و خوب مربوط به سال 2020 و به ترتیب برابر با 29/13 و 26/3 درصد و بیشترین مساحت سطوح آبی مربوط به سال 2019 و برابر با 73/7 درصد از سطح منطقه مطالعاتی بوده است. بر اساس نتایج حاصل از برآورد دمای سطح زمین طی دوره 2016-2017، میانگین دمای سطح زمین روند افزایشی به میزان 85/3 درجه سانتی گراد داشته و از 62/32 درجه سانتی گراد در سال 2016 به 47/36 درجه سانتی گراد در سال 2017 رسیده و طی دوره 2017-2020، میانگین دمای سطح زمین روند کاهشی به میزان 31/10 درجه سانتی گراد را سپری کرده و به 16/26 درجه سانتی گراد در سال 2020 رسیده است که این روند متاثر از تغییرات کاربری اراضی، بهبود وضعیت بارش و نشان دهنده تاثیر مثبت اقدامات اصلاحی انجام شده در راستای احیا پوشش گیاهی منطقه مطالعاتی بوده است.

    کلیدواژگان: استان خوزستان، پایش مکانی-زمانی، پنجره مجزا، پوشش گیاهی، سنجش از دور
  • کوهسار احمدی، محمدعلی محمودی*، مسعود داوری، فرزاد حسین پناهی، اکبر کریمی صفحات 1841-1852

    برای بررسی تاثیر کاربرد سطوح مختلف زیولیت و نیتروژن بر عملکرد و برخی ویژگی های کیفی سیب زمینی، در شرایط مزرعه ای، آزمایشی به صورت اسپلیت پلات، در قالب بلوک های کامل تصادفی و در سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه کردستان در سال زراعی 1397 انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل کاربرد زیولیت کلینوپتیلولیت در چهار سطح (صفر، 5، 10 و 15 تن در هکتار) به عنوان کرت اصلی و کاربرد نیتروژن در پنج سطح (صفر، 50، 100، 150 و200 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) به عنوان کرت فرعی بودند. نتایج نشان داد در اثر کاربرد سطوح مختلف زیولیت عملکرد بیولوژیک، عملکرد غده، متوسط وزن غده ، درصد ماده خشک غده به طور معنی داری افزایش یافت، در حالی که غلظت نیترات در غده به طور معنی داری کاهش یافت. همچنین کاربرد نیتروژن سبب افزایش معنی دار عملکرد بیولوژیک، عملکرد غده، درصد ماده خشک غده، متوسط وزن غده و غلظت نیترات در گیاه گردید. بیش ترین عملکرد غده سیب زمینی با کاربرد 200 کیلوگرم در هکتار نیتروژن و بیش ترین عملکرد غده و شاخص برداشت با مصرف 10 تن در هکتار زیولیت بود. عملکرد غده در این تیمار در مقایسه با تیمار شاهد (بدون کاربرد زیولیت) 9/13% بیش تر بود. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد کاربرد زیولیت در سطح 10 تن در هکتار می تواند راهکار مناسبی در بهبود عملکرد و کیفیت سیب زمینی باشد.

    کلیدواژگان: اصلاح کننده خاک، سیب زمینی، کشاورزی پایدار، کود اوره، نیترات
  • مرتضی نبی زاده ولوکلائی، عبدالرضا ظهیری*، امیراحمد دهقانی، مهدی مفتاح هلقی صفحات 1853-1868

    تعیین مقدار رسوب حمل شده توسط رودخانه ها از جنبه های متعددی حایز اهمیت است. این پارامتر در تعیین ابعاد و مشخصات هندسی سازه های تنظیم و انحراف جریان، سدهای مخزنی و نیز ایستگاه های پمپاژ موثر است. در این تحقیق محاسبه دبی جریان و بار بستر رودخانه زارم رود (در استان مازندران) به کمک مدل ریاضی شبه دوبعدی شیونو و نایت مورد بررسی قرار گرفته است. این مدل بر مبنای معادلات پیوستگی و مومنتوم ناویر-استوکس بوده و به صورت متوسط در عمق ساده شده است. برای این منظور با استفاده از روش اجزاء محدود، مدل ریاضی مذکور حل عددی شده و پروفیل های عرضی سرعت جریان در رودخانه زارم رود در محل ایستگاه هیدرومتری گرم رود واسنجی شد. مقایسه نتایج مدل مذکور در دبی های مختلف جریان با داده های اندازه گیری شده حاکی از دقت بالای مدل در برآورد توزیع عرضی سرعت جریان است. سپس با استفاده از توزیع عرضی سرعت محاسباتی، توزیع عرضی بار بستر شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که از میان 17 رابطه تجربی بار بستر مورد مطالعه، رابطه رسوبی دوبوی (1879) در هر دو حالت مدل سازی یک بعدی و شبه دوبعدی دارای بهترین دقت است. این رابطه در حالت یک بعدی با انحراف معیار نسبت ناجوری 34/0 درصد مطابقت بهتری با مقادیر بار بستر اندازه گیری شده داشته و نسبت به روابط رسوبی فرایلینک (1952) و میر-پیتر و مولر (1948) به ترتیب با انحراف معیار 46/3 و 33/7 درصد از دقت بالاتری برخوردار می باشد. نتایج مدل سازی شبه دوبعدی بار بستر نشان داد که ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) برای سه رابطه دوبوی، فرایلینک و میر-پیتر و مولر به ترتیب حدود 45/7، 8/98 و 9/173 است که فقط رابطه دوبوی دقت قابل قبولی داشته و دو رابطه فرایلینک و میر-پیتر و مولر دارای خطای زیادی می باشند. همچنین مشخص شد که دقت مدل سازی بار بستر حاصل از رابطه دوبوی در حالت شبه دوبعدی از یک بعدی بیشتر است.

    کلیدواژگان: روابط تجربی بار بستر، مدل سازی شبه دوبعدی، مدل شیونو و نایت، رودخانه زارم رود
  • ایمان حاجی راد، سید مجید میرلطیفی**، حسین دهقانی سانیج، ساناز محمدی صفحات 1869-1880

    برنامه ریزی صحیح آبیاری سبب کاهش تلفات نفوذعمقی، صرفه جویی در مصرف آب، افزایش تولید و بهره وری مصرف آب می گردد. بدین منظور ابتدا باید نیاز آبی گیاه زراعی تعیین گردد. در پژوهش حاضر به منظور تعیین نیاز آبی ذرت علوفه ای رقم ZP 606 به روش پایش رطوبت خاک، آزمایشی در قالب کرت های نواری خرد شده بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1398 در منطقه پیشوای ورامین اجرا شد. فاکتور اصلی شامل سه سطح تامین 120، 100 و 80 درصد نیاز آبی گیاه (به ترتیب 2I، 1I و3I) و فاکتور فرعی شامل دو سطح مدیریت آبیاری پالسی(P) و پیوسته (C) بودند. تبخیر- تعرق واقعی ذرت علوفه ای تحت دو مدیریت آبیاری پالسی و پیوسته با استفاده از روش بیلان آب در شرایط آبیاری کامل به ترتیب 364 و 341 میلی متر، در تیمار کم آبیاری 348 و 336 میلی متر و در تیمار بیش آبیاری 383 و 352 میلی متر محاسبه شد. مقدار تبخیر-تعرق برآوردی ذرت علوفه ای به روش نشریه فایو-56 در طول دوره رشد 400 میلی متر محاسبه شد و نسبت به متوسط تبخیر-تعرق واقعی تیمار آبیاری کامل با مدیریت پالسی و پیوسته حدود 5/13 درصد بیش برآورد دارد که لزوم استفاده از ضرایب گیاهی محلی برای برآورد دقیق نیاز آبی گیاه را نشان می دهد. هم چنین نتایج نشان داد که مقدار نفوذ عمقی در تیمار بیش آبیاری با مدیریت پالسی حدود 30 درصد نسبت به تیمار بیش آبیاری با مدیریت پیوسته کاهش یافته است. در نتیجه پیشنهاد می شود که به منظور صرفه جویی در مصرف آب و کاهش نفوذ عمقی در منطقه مطالعاتی از مدیریت پالسی در سیستم های آبیاری قطره ای استفاده شود.

    کلیدواژگان: نیاز آبی گیاه، آبیاری پالسی، ضریب گیاهی، کم آبیاری، بیش آبیاری
  • شهرام محمود سلطانی*، مهرزاد الله قلی پور صفحات 1881-1901

    برای مقابله با اثرات منفی گسترده کمبود روی بر عملکرد برنج و تندرستی بخش عمده مردمی که برای تغذیه به این محصول وابسته می باشند، یافتن ارقام مقاوم به کمبود روی بسیار ضروری و موثر خواهد بود. بدین منظور آزمایش مزرعه ای طی سال های زراعی 1396 و 1397 در مزرعه ای واقع در روستای پس ویشه شهرستان رشت استان گیلان به صورت کرت های خردشده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. فاکتورهای آزمایشی شامل کودپاشی پایه (کاربرد خاکی) کود سولفات روی به عنوان کرت اصلی در دو سطح (0 و 20 کیلوگرم در هکتار سولفات روی) و رقم به عنوان کرت فرعی در 27 سطح (شامل ارقام محلی و اصلاح شده و لاین های امید بخش) بودند. نتایج نشان داد که افزودن روی  به خاک بر بسیاری از صفات اندازه گیری شده و اثر متقابل رقم × میزان روی موجود در خاک نیز برای همه صفات به استثنای طول و عرض برگ پرچم معنی دار بود. پایین ترین و بالاترین مقدار جذب روی در اندام های گیاهی در تیمار عدم کاربرد سولفات روی به ترتیب به لاین RI18430-2 (هاشمی × صالح) و رقم کادوس تعلق داشت. مقایسه میانگین تیمارها نشان داد که پایین ترین و بالاترین جذب روی در اندام های گیاهی در تیمار کاربرد سولفات روی به ترتیب به دو لاین RI18432-2 (محمدی × صالح) و RI18431-1 (آبجی بوجی × صالح) تعلق داشته و سه رقم یا لاینی که به ترتیب بالاترین جذب روی در اندام های گیاهی را در تیمار کاربرد 20 کیلوگرم در هکتار سولفات روی به خود اختصاص داده اند عبارتند از لاین های RI18432-2(محمدی × صالح) و RI18430-22 (هاشمی × صالح) و رقم اهلمی طارم بودند. نتایج حاصل از تجزیه رگرسیون مکانی (GGE Biplot) نشان داد که در هر دو سطح روی (عدم مصرف و کاربرد 20 کیلوگرم در هکتار سولفات روی) ارقام گوهر، کادوس و خزر از نظر میزان جذب روی رتبه های 1 تا 3 را کسب نمودند. ارقام صالح، دیلمانی، گیلانه و لاین RI18430-1 (هاشمی × صالح) نیز در هر دو سطح روی از رتبه های بالا برخوردار بودند. بنابراین برای آزمایش های آینده می توان از این ارقام به عنوان ارقام یا لاین های مناسب برای رشد در شرایط کمبود روی بهره جست.

    کلیدواژگان: برنج، روی، غربال گری، بای پلات، عملکرد دانه
  • ساناز محمدی، سید مجید میرلطیفی*، حسین دهقانی سانیج، ایمان حاجی راد، مهدی همایی صفحات 1903-1913
    طراحی، بهره برداری و مدیریت بهینه سیستم های آبیاری قطره ای نیازمند کاربرد ترکیب مناسبی از پارامترهایی مانند دبی قطره چکان ها، فاصله بین قطره چکان ها و لاترال های آبیاری، عمق توسعه ریشه و ویژگی های هیدرولیکی خاک است که مطابق با الگوی رشد ریشه در خاک باشند تا آب و مواد غذایی به مقدار نیاز در اختیار گیاه قرار گیرد. مدل سازی ابعاد پیاز رطوبتی اطراف یک قطره چکان آبیاری ساده تر و کاربردی تر از اندازه گیری های آزمایشگاهی یا مزرعه ای است، بنابراین در پژوهش حاضر یک مدل تجربی برای برآورد ابعاد پیاز رطوبتی تحت سیستم آبیاری قطره ای پالسی با روش آنالیز ابعادی ارایه شد. مدل تجربی توسعه یافته شامل معادلاتی براساس دبی قطره چکان، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، حجم آب کاربردی و نسبت پالس آبیاری برای برآورد ابعاد پیاز رطوبتی می باشد. آزمایش های لازم برای تعیین حداکثر عمق و عرض پیاز رطوبتی در زمان های مختلف پس از شروع آبیاری در یک خاک رسی انجام گردید. تیمارهای مدیریت پالسی در سه سطح (دو، سه و چهار پالس آبیاری) و زمان بندی قطع جریان در دو سطح (یک و سه برابر زمان وصل جریان) اعمال شدند. مقادیر عمق و عرض پیاز رطوبتی برآوردی توسط مدل تجربی و عددی HYDRUS-2D با مقادیر مشاهداتی مورد مقایسه قرار گرفتند. پارامتر ضریب تعیین (R2) برای مقادیر اندازه گیری شده و برآوردی عمق و عرض پیاز رطوبتی در مدل تجربی 94/0 و 93/0 و در مدل عددی 95/0 و 97/0 به دست آمد که حاکی از دقت مناسب هردو مدل در برآورد ابعاد پیاز رطوبتی است. هم چنین نتایج آنالیز آماری آزمون تی استیودنت نشان داد که با احتمال 5/99 درصد اختلاف معنی داری بین مقادیر برآوردی مدل تجربی و مقادیر مشاهداتی وجود ندارد. مقادیر آماره های RMSE، ME و EF حاکی از دقت بالاتر مدل عددی HYDRUS-2D در برآورد ابعاد پیاز رطوبتی بود، ولی باتوجه به سهولت کاربرد و نیاز به پارامترهای ورودی کم تر استفاده از مدل تجربی در طراحی سیستم های آبیاری قطره ای پالسی توصیه می شود.
    کلیدواژگان: قضیه باکینگهام، مدیریت پالسی، جبهه رطوبتی، عمق خیس شدگی، فاز استراحت
  • سید روح الله موسوی، فریدون سرمدیان*، محمود امید، پاتریک بوگارت صفحات 1915-1929

    شوری خاک به عنوان یکی از مهم ترین شاخص های کیفیت خاک، نقش مهمی در برنامه ریزی های کاربری و مدیریت اراضی در مناطق خشک و نیمه خشک دارد. این پژوهش با هدف مدل سازی رقومی تغییرات سطحی و عمقی شوری خاک در پنج عمق استاندارد پروژه جهانی نقشه برداری رقومی خاک (5-0، 15-5، 30-15، 60-30 و 100-60 سانتی متر) در 60 هزار هکتار از اراضی دشت قزوین با وضوح مکانی 15 متر صورت پذیرفت. مطالعات میدانی شامل نمونه برداری از 278 خاکرخ بود و هدایت الکتریکی خاک ها در آزمایشگاه اندازه گیری شد. انتخاب متغیرهای محیطی، شامل پارامترهای مستخرج از داده های تصاویر لندست 8، توپوگرافی و لایه های اقلیمی، طبق روش حذف ویژگی برگشتی (RFE) صورت پذیرفت. چهار الگوریتم یادگیری ماشین جنگل تصادفی (RF)، کوبیست (CB)، رگرسیون درخت تصمیم (DTr) و k- نزدیک ترین همسایگی (k-NN) برای تهیه نقشه پیش بینی شوری خاک استفاده شد. بر اساس نتایج RFE درنهایت 10 متغیر کمکی در هر عمق انتخاب شدند. نتایج نشان داد که مدل CB در اعماق استاندارد 5-0 و 30-15 سانتیمتر با R2 برابر 92/0 و 85/0 و RMSE برابر 77/4 و 90/7 دسی زیمنس بر متر و مدل RF در اعماق 15-5، 60-30 و 100-60 سانتی متر مدل با R2 به تریتب برابر 93/0، 94/0، 96/0 و RMSE 65/6، 10/5 و 20/3 دسی زیمنس بر متر بالاترین مقادیر صحت را نسبت به دو مدل DTr و k-NN داشتند. همچنین در اعماق سطحی متغیرهای کمکی مستخرج از داده های سنجش دور و در اعماق زیرسطحی پارامترهای اقلیمی و توپوگرافی بیشترین ارتباط را با تغییرات شوری داشتند. بطور کلی مدل های RF و CB به همراه متغیرهای محیطی مناسب بخوبی توانستند تغییرات شوری را در اعماق استاندارد موردمطالعه ارایه نمایند.

    کلیدواژگان: شوری خاک، متغیرهای محیطی، نقشه برداری رقومی، یادگیری ماشین
  • رحیمه دهقانی دشتابی، سید حسن میرهاشمی، میلاد جهانی، پرویز حقیقت جو* صفحات 1931-1940

    با توجه به کم آبی و خشکسالی های اخیر اهمیت بهره وری آب بیشتر مشخص می شود . بر این اساس هدف این پژوهش تعیین بهره وری آب گندم در شهرستان ارزوییه می باشد. بدین منظور نیاز آبی با استفاده از داده های ایستگاه هواشناسی منطقه مورد مطالعه و نرم افزار CROPWAT محاسبه گردید. همچنین به منظور تایید مقادیر حاصل از نرم افزار CROPWAT مقدار پتانسیل تبخیرتعرق با استفاده از فرمول های هارگریوز-سامانی و جنسن-هیز نیز محاسبه شد. بر طبق آن جهت تعیین میزان حجم آب مصرفی گندم در واحد هکتار در طول دوره رشد، میزان هیدرومدول برای منطقه مورد مطالعه برآورد شد. با توجه به نتایج، مقدار بهره وری فیزیکی گندم برابر 6/1 کیلوگرم بر مترمکعب و مقدار بهره وری اقتصادی آن برابر 13000 ریال بر متر مکعب، حاصل گردید. نتایج بیانگر آن است که در صورت تامین نیاز آبی واقعی گندم و مدیریت صحیح آبیاری در مزارع، محصول گندم دارای بازده اقتصادی زیادی در سال 98-97 می باشد.

    کلیدواژگان: نیاز آبی، گندم، هیدرومدول، بهره وری فیزیکی، بهره وری اقتصادی
  • علیرضا طاهری دهکردی*، محمدجواد ولدان زوج صفحات 1941-1953

    کشاورزی به عنوان عامل محرک رشد و توسعه اقتصادی در کشورهای مختلف دنیا شناخته شده است. در این بین تولید نقشه های سطح زیرکشت به واسطه طبقه بندی کاربری اراضی کشاورزی با استفاده از تصاویر سنجش از دوری، یکی از راهکارهای موثر در تصمیم گیری های کلان این حوزه و تامین امینت غذایی جامعه به شمار می رود. در این پژوهش اراضی کشاورزی با استفاده از تصاویر چندزمانه نوری (سنتینل-2) و رادار با روزنه مجازی (سنتینل-1) به کاربری مختلف محصولات کشاورزی پاییزه و بهاره (شامل گندم، جو، ذرت، یونجه، سیب زمینی و چغندقند) طبقه بندی شد. کلیه مراحل مربوط به آماده سازی تصاویر ماهواره ای، در سامانه برخط گوگل ارث انجین انجام پذیرفته است. جهت طبقه بندی نیز، از شبکه عصبی پیچشی عمیق سه بعدی با ساختاری نوین استفاده گردید. شبکه طراحی شده، علاوه بر استفاده از کرنل های سه بعدی با امکان استخراج همزمان اطلاعات همسایگی و زمانی هر پیکسل، از اتصالات فرار لایه های قبلی بهره برده است. این اتصالات فرار، برخلاف شبکه های پیچشی معمولی پیش خور، سبب استفاده از خروجی لایه های پیچشی قبلی در لایه های جدید می شوند. شبکه طراحی شده به کمک داده های واقعیت زمینی بدست آمده از بازدیدهای میدانی وسیع از منطقه مطالعاتی واقع در شهر شهرکرد به صورت انتها-به-انتها مورد آموزش و ارزیابی قرار گرفته است. پس از تقسیم بندی داده های واقعیت زمینی به دو دسته آموزشی و ارزیابی، ارزیابی شبکه طی 50 بار اجرا داده های آموزشی و ارزیابی متنوع، به طور میانگین 6/91% محاسبه شده است. اتصالات فرار طراحی شده، سبب افزایش دقت طبقه بندی هر کاربری شده و دقت نهایی طبقه بندی را 2% افزایش دادند. روش ارایه شده با دو نوع زمانی و زمانی-مکانی روش های جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان نیز مورد مقایسه قرار گرفت که با اختلاف حداقل 2.4 درصدی، عملکرد بهتری از خود نشان داد.

    کلیدواژگان: سنجش از دور، شبکه عصبی کانولوشن، یادگیری عمیق، کاربری اراضی کشاورزی، تصاویر ماهواره ای سنتینل
  • زهرا رمضانی، محمدباقر فرهنگی*، نسرین قربان زاده، محمود شعبانپور شهرستانی صفحات 1955-1970
    برای اصلاح اسیدیته و افزایش حاصل خیزی خاک های اسیدی کشاورزی در گیلان از کودهای دامی استفاده می شود که اگرچه مفیدند اما دارای باکتری های کلی فرم هستند که می توانند به آب های زیرزمینی راه یافته و این منابع را آلوده کنند. هدف این پژوهش بررسی انتقال باکتری شاخص  ایشریشیا کولای در خاک اسیدی بود. دو خاک با pH 88/5 و 93/3 از منطقه املش و لاهیجان نمونه برداری شد. برای آزمایش آب شویی، خاک ها پس از هواخشک شدن و الک شدن بدون تراکم در سیلندرهای پلی وینیل کلراید (قطر 8/4 و ارتفاع 92/14 سانتی متر) ریخته شد. پس از برقراری جریان اشباع ماندگار، 1/0 حجم منفذی (PV) پالس آلودگی شامل باکتری ایشریشیا کولای (CFU mL-1 108) و برمید (M 008/0) به سر ستون افزوده شد و آب شویی با آب مقطر انجام شد. نمونه برداری از زه آب خروجی در فواصل زمانی مشخص تا PV 5/4 انجام شد. در زه آب شمار باکتری ایشریشیا کولای و غلظت برمید اندازه گیری شد. پس از پایان آب شویی، ستون خاک به 5 لایه 3 سانتی متری بریده شد و تعداد باکتری مانده در هر لایه شمارش شد. در زه آب ستون خاک املش و لاهیجان پیک غلظت نسبی باکتری (C/C0) در 7/0 و PV 9/0 رخ داد در حالی که پیک C/C0 برمید به ترتیب در 8/0 و PV 8/1 دیده شد. بیرون آمدن زودهنگام باکتری از ستون خاک نسبت به برمید به مسیرهای جریان ترجیحی نسبت داده می شود که در ستون خاک لاهیجان به دلیل داشتن رس و ماده آلی بالاتر، بیشتر بود. بیشترین شمار باکتری مانده در هر دو خاک در لایه 3-0 سانتی متری به دست آمد که در خاک املش بیشتر بود و با افزایش عمق خاک به ترتیب 9/0 و 44/1 واحد لگاریتمی در خاک املش و لاهیجان کاهش یافت. در کل، نه تنها غلظت تجمعی باکتری در زه آب ستون خاک املش بیشتر بود، بلکه تعداد باکتری های مانده در این خاک نیز به دلیل pH بالاتر بیشتر از خاک لاهیجان بود.
    کلیدواژگان: برمید، جریان ترجیحی، ضریب پالایش، شاخص نسبی جذب
  • شهرام زبردست، مسعود پارسی نژاد* صفحات 1971-1985

    بهره برداری مخزن سد برای تامین کل نیاز گام زمانی جاری به دلیل احتمال مواجهه با کمبود آب شدید در آینده منطقی نیست و استفاده از فرمان های نگهداشت می تواند تامین آب در آینده را بیمه کند. در بهره برداری بلند- مدت مخزن سد برای تامین نیاز آبیاری، عدم قطعیت جریان ورودی به مخزن و نیاز آبیاری اثر قابل توجهی در نتایج رهاسازی از مخزن خواهد داشت. همچنین تغییرات حساسیت محصول به تنش آبی در دوره های مختلف رشد باعث تغییر در شیب تابع عملکرد محصول می شود، که در توابع عملکرد فصلی دیده نشده و مسئله را پیچیده تر می کند. در این مطالعه مزایای استفاده از مدل تصادفی و توابع عملکرد وابسته به گام زمانی نسبت به مدل قطعی و تابع عملکرد فصلی در بهره برداری از مخزن سد بوکان با استفاده از فرمان های نگهداشت نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد که بهره برداری مخزن با فرمان های نگهداشت نسبت به مدل بهره برداری موجود، 8/46 درصد سود اقتصادی را افزایش می دهد. همچنین توابع عملکرد وابسته به گام زمانی 19 درصد نتایج را نسبت به تابع عملکرد فصلی بهبود می بخشد. نتایج مقایسه مدل تصادفی با مدل قطعی بهره برداری مخزن نشان می دهد که وارد کردن جداگانه عدم قطعیت جریان ورودی به مخزن و نیاز آبیاری و ورود همزمان هر دو متغیر در محاسبات به ترتیبب 73/0، 95/4 و 99/12 درصد سود اقتصادی را افزایش خواهد داد.

    کلیدواژگان: بهره برداری مخزن، فرمان های نگهداشت، عدم قطعیت جریان ورودی، نیاز آبیاری، استوکستیک
  • مهدی ماجدی اصل*، مهدی فولادی پناه، رسول دانشفراز، خلیل جنت صفحات 1987-2000

    سرریزهای غیرخطی کنگره ای، ضمن برخوردار بودن از مزیت های اقتصادی، قابلیت عبوردهی بیشتری را نسبت به سرریزهای خطی دارند. الگوریتم های هوشمند به دلیل توانایی زیاد در کشف رابطه های دقیق پیچیده ی مخفی بین پارامترهای مستقل موثر و پارامتر وابسته و همچنین صرفه جویی مالی و زمانی، جایگاه بسیار ارزشمندی بین پژوهگشران پیدا کرده اند. در این پژوهش عملکرد  الگوریتم های پشتیبان بردار ماشین (SVM) و برنامه ریزی بیان ژن (GEP) در پیش بینی ضریب دبی سرریزهای کنگره ای قوسی به کمک 226 سری داده ی آزمایشگاهی بررسی می شود.  پارامترهای هندسی و هیدرولیکی مورد استفاده در این پژوهش شامل بار آبی کل (Ht)، ارتفاع سرریز (P)، زاویه سیکل قوسی (θ)، زاویه دیواره سیکل (α)، عدد فرود (Fr)، طول دیواره سیکل (Lc)، عرض یک سیکل (w)، طول دماغه سرریز (A)، افزایش ارتفاع سرریز به مقدار 15 %، تغییر فرم تاج سرریز به شکل ربع دایره ای (U) بودند. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که زاویه سیکل قوسی (θ) و زاویه دیواره سیکل (α) پارامترهای موثر در تعیین ضریب دبی بوده و بیشینه ضریب دبی، متعلق به سرریز کنگره ای قوسی با زاویه سیکل قوسی40 درجه می باشد. نتیجه شبیه سازی عددی نشان داد ترکیب پارامترهای (c، u،  ، ، ،) و (c، u،  Fr، ، ،) به ترتیب در الگوریتم های SVM و GEP در مرحله ی آزمون با شاخص های ارزیابی (9791/0=2R، 03/0RMSE=، 9776/0DC=) و (9871/0=2R، 0231/0RMSE=، 9856/0DC=) در مقایسه با دیگر ترکیب ها منجر به بهینه ترین خروجی شده است که نشان دهنده دقت بسیار مطلوب هر دو الگوریتم در پیش بینی ضریب دبی جریان است.

    کلیدواژگان: تحلیل ابعادی، الگوریتم هوشمند، سرریز غیرخطی، کارکرد بهینه، ظرفیت گذردهی
|
  • Javad Pourmahmoud, Mehdy Hashemy *, Abbas Roozbahani Pages 1709-1720

    The occurrence of continuous water shortage as a natural hazard has dramatically impacted the country's performance of surface water delivery systems. In this research, drought risk analysis in surface water delivery systems in Roodasht irrigation network has been investigated. For this purpose, the streamflow Drought Index (SDI) has been used to assess the region's probability of drought. The consequence of drought was calculated by combining water distribution performance evaluation indicators, efficiency, adequacy, and justice with a simple additive weighting method (SAW) in five weight scenarios based on different management perspectives. Finally, by combining the probability and consequence of drought, the risk of this phenomenon in the agricultural water distribution system was calculated and analyzed. According to the SDI index, the results showed drought occurred in the monthly period with magnitude of -2.42 to 2.47, and in the annual period with magnitude of -2.54 to 1.65. The range of monthly drought risk values of the system in five weighted scenarios is as follows: evaluation perspective with emphasis on the opinion of the network administrator (0.668 to 0.804), With the emphasis on the beneficiary's opinion (0.636 to 0.803), the simultaneous emphasis of manager and beneficiary (0.647 to 0.802), emphasis on regional water opinion and provincial managers (0.684 to 0.804), and with emphasis on environmental considerations within the irrigation network (0.692 to 0.804). The obtained results of employing the risk analysis framework in both annual and monthly periods make the authorities present appropriate alternatives considering the magnitude and timing of the system's failure risk.

    Keywords: Drought, probability, consequence, risk, Irrigation District
  • Sedighe Mansouri, Hossein Fathian *, Alireza Nikbakht Shahbazi, Mehdi Asadi Lour, Ali Asareh Pages 1721-1733
    In this research, the simulation and optimization models are integrated to apply the reservoir hedging policy. The simulation of the studied basin is executed using the WEAP model to conduct the system optimization and the multi-objective MOPSO model is utilized so that the first purpose is to maximize the percentage of supplying demands, while the second one is to minimize the violation of allowable capacities of the reservoir during the operation period. In this regard, the operation modeling from the reservoir was carried out based on the current condition for a 360-month period. Finally, by defining the optimized scenario and applying the reservoir hedging policy, the optimization of the operation from the reservoir is conducted and the results were compared with the outcomes of the reference scenario. In this study, by considering 24 decision variables including 12 hedging level variables and 12 hedging coefficient variables, the optimal answers were achieved after 1000 iterations. The results showed that the violation of the allowable capacities has not occurred in any periods, while in the reference scenario the reservoir level has reached the dead level in sequent months with more water shortage which might lead to the lack of water supply in such months and serious damages to the system. Due to the application of hedging policy in the optimized scenario, the percentage of supply in the critical months has increased between 20-35% compared to the reference scenario, which indicates a significant reduction in the failure rate in such months compared to the reference scenario.
    Keywords: Hedging Policy, MOPSO, Optimization, simulation, WEAP
  • Mojtaba Zangeneh, Mahdi Sarai Tabrizi *, Amir Khosrojerdi, Ali Saremi Pages 1735-1751

    The main purpose of this study is to develop a multi-criteria decision model based on stakeholders in the study area of ​​Varamin plain with the approach of aquifer subsidence control. One of the important tools for developing a decision model for land subsidence control is to use numerical models and evaluate different scenarios in these models. Due to the relationship and sensitivity of groundwater abstraction with subsidence, use of MODFLOW model to quantitatively simulate the aquifer and then use of SUB software package to simulate the amount of subsidence can determine this relationship well. Quantitative analysis and simulation of the subsidence model showed that the condition of the aquifer is critical and the rate of aquifer drop in a period of 5 years is more than 6 meters and subsequently the subsidence in the central parts of the aquifer will reach 37 cm. Accordingly, the effectiveness of these strategies was studied by considering 8 scenario strategies that are a combination of reducing the withdrawal of groundwater resources and artificial feeding of the aquifer. The results of weighting the criteria showed that the environmental criterion, which is related to the land subsidence adjustment index, has the highest weight with value of 0.27 and was introduced as the most important criterion in decision making. After evaluating the results and priorities of the solutions by COPRAS method, it was found that the A8 scenario is introduced as the first priority of aquifer treatment. The results also showed that by applying this scenario, the amount of subsidence will be reduced and the maximum amount of subsidence will be 23.5 cm in the central part of the aquifer. Finally, the quantitative status of the aquifer also improved by 76% compared to the forecast period (2024).

    Keywords: Groundwater balancing, Multi-Criteria Decision Making, subsidence, Varamin plain
  • Parisa MASHAYEKHI * Pages 1753-1763

    In this study, HYDRUS-2D/3D software was used to estimate the field capacity (FC) and permanent wilting point (PWP) using double-rings infiltration data via inverse solution. For this purpose, the double rings infiltration data obtained from 95 points of different regions in Isfahan were used as model input. The studied soils were classified into seven textural classes including Sandy Loam (SL), Clay (C), Loam (L), Silty Loam (SiL), Clay Loam (CL), Silty Clay Loam (SiCL), and Silty Clay (SiC). For most soil samples, the simulated values ​​of FC and PWP were less than the measured values. The results showed that the lowest error value in estimating FC was related to SL texture (R2 = 0.884 and RMSE = 0.021) and the highest error value for FC estimation was related to Clay texture (R2 = 0.1 and RMSE = 0.122). Furthermore, the lowest and the highest error values for PWP estimation were observed in Loam (R2 = 0.858 and RMSE = 0.003) and Clay (R2 = 0.21 and RMSE = 0.025) soils, respectively. In general, the simulation error increased with increasing clay content in the soil. The estimated PWP values ​​were relatively more consistent than the estimated FC values with their measured values, in all soil samples. Coefficients of determination (R2) were 0.77 and 0.80 for FC and PWP in all soils, respectively. In general, the inverse numerical solution method had acceptable accuracy for estimating FC and PWP, especially in light textured soils.

    Keywords: Double Rings, HYDRUS-2D, 3D, Plant available water, simulation
  • Somayeh Dehghani *, Mehdi Naderi, Jahangard Mohammadi, Ahmad Karimi Pages 1765-1778

    Watersheds are the sources of drinking water for cities and villages, and their pollution with heavy elements threatens the health of the inhabitants who use their water and agricultural products. Considering the importance of Baghan watershed in Bushehr province, the purpose of this study was to evaluate the contamination of soil particle size fractions (<63 and <2000 µm) by some heavy metals (Cd, Mn, Ni, Pb, Zn, Cu, and Fe) in three major land uses (range lands, croplands and orchards). Location of 120 surficial composite soil samples (0-20 cm) were determined using the Latin Hypercube technique on the topographical map. After pretreatment of soil samples, heavy metals were extracted by the Sposito method and measured using an atomic absorption spectrometry and geochemical pollution indicators including contamination factor (CF), geo-accumulation index (Igeo) and the pollution load index (PLI) were calculated. A significant increase in the concentration of Cu, Cd, and Fe has been observed by decreasing the particle size in different land uses. The contamination factor (CF) for particle sizes <2000 and <63 were ordered as Cd>Mn>Pb>Ni>Cu>Zn>Fe and Cd>Mn>Cu>Ni>Pb>Zn>Fe, respectively. The CF index indicates that the orchard soils for Cd were considerably polluted and for other metals moderatly polluted. Positive and significant amount of geo-accumulation index (Igeo) for Cd and Mn was observed for both soil particle classes in all land uses. Overall, the results of this study confirmed concentration of some heavy metals in smaller particles size. Comparing contaminants concentration of Cd and Mn in croplands and orchards soils with the range lands soils indicated anthropogenic effects on soil pollution. The results revealed risk of heavy metals in the watershed and necessity of reconsidering management policies.

    Keywords: Soil contamination, Bagan watershed, Heavy metals, Contamination Factor, Geo-accumulation index
  • Vida Kamkar, Arash Azari *, Seyed Ehsan Fatemi Pages 1779-1793

    Integrated operation of surface water and groundwater resources is one of the most important challenges facing water resources researchers. Integrated use is, in fact, the exploitation of surface and groundwater resources in order to increase the amount of available water and the sustainable use of available water resources. Therefore, one of the main goals of the present study is to simulate the interaction of surface water and groundwater by creating a dynamic couple between the WEAP surface water model and the MODFLOW groundwater model in the Miandarband plain. In this regard, the Soil Moisture Hydrological method was used to simulate the unsaturated zone of the soil. The results of simulation of surface and groundwater interaction were presented and the conditions for the use of water resources in the area was investigated for the continuous current policy. One of the most important achievements of this research is the simulation of saturated and unsaturated zones of the soil using complete hydroclimatology balance components as a coupled model of surface and groundwater. In the period of 6 years, the highest amount of aquifer recharge in the Miandarband plain, is about 10 to 19 million cubic meters in November to March. In some of these months, in addition to rainfall, the aquifer recharge is due to the infiltration of irrigation water. The highest rate of groundwater drowdown (7.5 meters) is related to the northern part of the plain and the average drowdown in the whole plain at the end of the 6-year operation period (October 2007 to September 2013) will be about 4 meters.

    Keywords: River, aquifer interaction, Soil unsaturation zone, Recharge rate, WEAP-MODFLOW
  • Ehsan Moradi, Saeid Shabanlou *, Behrouz Yaghoubi Pages 1795-1805

    Estimation and computation of scouring around structures such as piers has a significant importance. In this study, scour depth in the vicinity of twin and three piers was simulated using Group Method of Data Handling (GMDH). First, effective parameters on scour depth were identified and then four different GMDH models were defined. To verify the simulation results, some experimental measurements were applied and 70% of these data were utilized to train the GMDH models, whereas 30% of the data were employed to test the models. Subsequently, the best GMDH model and the most influencing input parameters were introduced by conducting a sensitivity analysis. The sensitivity analysis showed that the GMDH models estimated the scour depth with acceptable accuracy. For instance, the correlation coefficient (R), scatter index (SI), and variance accounted for (VAF) for the best GMDH model were respectively calculated to be 0.949, 0.212, and 90.129. In addition, the Froude number was detected as the most important input variable to estimate the scour depth through GMDH model. Moreover, the mean discrepancy ratio (DRave) for the superior GMDH model was computed to be 1.228. For different GMDH models, four equations were presented and lastly a computer code was provided to simulate scour depth by means of the GMDH model.

    Keywords: Twin, three piers, Scouring, Group method of data handling, Sensitivity analysis, simulation
  • Seyedeh Mehrnoosh Mirbabaei, Mahmoud Shabanpour *, Mohammadreza Khaledian, Aliasghar Zolfaghari Pages 1807-1823

    Soil water repellency is a dynamic property that delays the infiltration of water into the soil and increases the potential for runoff and erosion. Accurate knowledge about the existence and severity of soil water repellency (SWR) in the coastal areas of Guilan, which are under different land uses, is very important. The present study evaluates the effects of land uses on soil water repellency in three areas: 1) Forested area with Pinus Teda, 2) forested area planted with Pinus Teda in some parts and covered with natural wild pomegranate in other parts 3) Agricultural land covered with Diaspyros Kaki. Soil water repellency was measured using three tests of the water drop penetration time (WDPT), the molarity of ethanol droplet (MED) and the soil wetted area (SWA). Significant differences in soil water repellency were found among the different land uses. Forest soils under pinus Teada showed the highest SWR and the soils under wild pomegranate and persimmon cultivated area showed the lowest SWR. Also, the relationship between SWR and soil properties (soil organic matter, pH, total nitrogen, phosphorus, Cation Exchangable Capacity, Electrical Conductivity, sodium, potassium, calcium, magnesium, soil texture, bulk and particle density) was investigated in 200 samples. Principal component analysis (PCA) showed that organic matter, total nitrogen with a positive effect and soil acidity with a negative effect are the most important parameters controlling repellency in these soils. To investigate which component of the soil particles have a more important role in creating water repellency, the intensity of water repellency was examined in six particle sizes of the soil (1-2, 0.5-1, 0.25-0.5, 0.125-0.25, 0.05-0.125 and less than 0.05 mm). The results showed that although coarse-textured soils are more prone to repellency, the smallest particle size in these soils plays a very important role in the intensity of soil water repellency.

    Keywords: Soil water repellency, Water Drop Penetration Time, Molarity of Ethanol, soil wetted area
  • Mohammadreza Ansari *, Azin Norouzi Pages 1825-1840

    Dust storms are known as one of the most important environmental hazards that affects various parts of the world. Following the intensification of dust storms in Khuzestan province, the internal sources of dust storms in Khuzestan province have been introduced in form of seven areas that southeast of Ahwaz was identified as the No.4 internal dust sources with the first priority of control and rehabilitation practices and the necessary executive measures for land reclamation in this region, including: management practices, biological operation and water distribution were on the agenda. The aim of this study was to investigate the land surface temperature (LST) changes and its relationship with land use changes as effective factors in creating a dust sources in south east Ahwaz. For this purpose, the Landsat 8 satellite data during the (2016-2020) were used and the land use maps of the study area were extracted using support vector machine (SVM) method and Split-Window method was used to extract the land surface temperature (LST) of the study area. The results showed that the area of barren land has been increased from 98.97% in 2016 to 99.81% in 2017 and has been reduced to 76.68% in 2020. The lowest areas of moderate vegetation, good vegetation and water bodies were corresponded to year 2017 which were equal to 0.05%, 0.01% and 0.03%, respectively. The highest areas of moderate vegetation and good vegetation were corresponded to year 2020 which were equal to 13.29% and 3.26%, respectively. The highest area of water body was corresponded to year 2019 which was equal to 7.73%. The results of mean LST estimation during 2016-2017 period showed 3.85℃ increase (from 32.62℃ to 36.47℃) and during 2017-2020 period showed 10.31℃ decrease, which reached to 26.16 ℃ in 2020. This trend has been affected by the land use changes, improved rainfall and the positive effects of modified measures taken to restore the vegetation of the study area.

    Keywords: Khuzestan Province, Spatial‑Temporal Detection, Split Window, vegetation, remote sensing
  • Kohsar Ahmadi, Mohammad Ali Mahmoodi *, Masoud Davari, Farzad Hosseinpanahi, Akbar Karimi Pages 1841-1852

    For evaluation of the effect of different levels of zeolite and nitrogen on yield and some quality traits of potato under field condition, an experiment was carried out as a split plot based on a randomized complete blocks design in three replications in research fields of University of Kurdistan in 2018. The experimental treatments were clinoptilolite zeolite application at four levels (0, 5, 10 and 15 ton ha-1) as the main plot and nitrogen application at five levels (0, 50, 100 150 and 200 kg N ha-1) as the sub plot. The results indicated that with the application of different levels of zeolite, tuber yield, biological yield, average tuber weight, tuber dry matter, significantly increased, while, tuber NO3- concentration significantly decreased. Also, the results indicated that the nitrogen application led to significant increase in the tuber yield, biological yield, average tuber weight, tuber dry matter and NO3- concentration. The greatest tuber yield was recorded at 200 kg ha-1 N application treatment.  The highest tuber yield and harvest index were recorded at 10 ton ha-1 zeolite application treatment. The tuber yield in this treatment was 13.9% higher than the control treatments (no zeolite application). In general, the results of this study demonstrated that the zeolite application at 10 ton ha-1 can be a suitable practice for improving potato yield and quality.

    Keywords: potato, Nitrate, soil amendment, Sustainable agriculture, Urea fertilizer
  • Morteza Nabizadeh Valukolaei, Abdolreza Zahiri *, Amirahmad Dehghani, Mehdi Meftah Halaghi Pages 1853-1868

    Determining the amount of sediment carried by rivers is important in several ways. This parameter is effective in design of dimensions and geometric characteristics of flow regulation and diversion structures, reservoir dams as well as pumping stations. In this study, the calculation of flow discharge and bed load of Zaremrood river located in Mazandaran province has been investigated using Shiono and Knight quasi-two-dimensional model. This model is based on the Navier-Stokes continuity and momentum equations and has been simplified by depth averaged concept. For this purpose, using the finite element method, this model was solved numerically and the lateral velocity distribution was calibrated at the Garmrood hydrometric station. Comparison of obtained results by Shiono and Knight model in different flow discharges against measured data indicates the high accuracy of the model for lateral velocity distribution. Then, by using the computed lateral velocity distribution, the distribution of bed load across the river was simulated. The results showed that among the 17 empirical bed load equations selected in this study, the Duboy formula (1879) has the best accuracy in both one and quasi-two-dimensional modeling cases. In 1D modeling case, this formula with standard deviation of the discrepancy ratio of 0.34 percent had better agreement with the measured bed load in comparison to the Frijlink (1952) and Meyer-Peter and Mueller (1948) equations with the standard deviation of 3.46 and 7.32 percent, respectively. In 2D modeling bed load transport, the root mean square error (RMSE) was obtained 7.45, 98.8 and 172.9 for three equations of Duboy, Frijlink and Meyer-Peter and Mueller, respectively which indicates that only Duboy formula has an acceptable accuracy while Frijlink and Meyer-Peter and Mueller equations have large errors. The results also showed that the bed load transport in quasi-two-dimensional model using Duboy equation is more accurate than one-dimensional case.

    Keywords: Bed Load Experimental Relationships, Quasi two-dimensional Modeling, Shiono, Knight Model, Zaramrood river
  • Iman Hajirad, Seyed Majid Mirlatifi *, Hossein Dehghanisanij, Sanaz Mohammadi Pages 1869-1880

    The proper irrigation scheduling reduces deep percolation losses, saves water and increases crop yield and water productivity. For this purpose, the crop water requirement must be determined carefully. In the present study, the water requirement of silage maize (ZP 606 cultivar) was determined using soil moisture monitoring method in the field conditions. An experiment in the form of split-strip plots based on a randomized complete block design with three replications was conducted in 2019 in Varamin region. The main factor included three levels of irrigation, supplying 120, 100 and 80% of maize water requirement (I2, I1 and I3, respectively) and the sub-main factor included two types of irrigation management: pulsed (P) and continuous (C). The actual evapotranspiration of silage maize under pulsed and continuous management in full irrigation treatment was 364-341 mm, in deficit irrigation treatment was 348-336 mm and in over-irrigation treatment, was 383-352 mm, respectively. The estimated evapotranspiration of silage maize using FAO-56 method was 400 mm that was 13.5% higher than the average actual evapotranspiration for full irrigation treatment in pulsed and continuous management determined by water balance method, which indicated the importance of using local crop coefficient to estimate crop water requirement accurately. The results also showed that the amount of deep percolation in over-irrigation treatment under pulsed irrigation management had decreased by 30% compared to the over-irrigation treatment with continuous management. Therefore, it is suggested to use pulsed irrigation management in order to save water consumption and to reduce deep percolation under drip irrigation system in the study area.

    Keywords: Crop water requirement, Pulsed Irrigation, crop coefficient, Deficit irrigation, Over-Irrigation
  • Shahram Mahmoudsoltani *, Mehrzad Allagholipoor Pages 1881-1901

    To counteract the widespread negative effects of zinc deficiency on rice yield and the health of the majority of people who depend on this crop for nutrition, it will be necessary and effective to find cultivars resistant to zinc deficiency. For this purpose, field experiments during the crop years of 1396 and 1397 in farm located in the village of Pas-visheh, Rasht city, Gilan province,  A two factors split plot experiment was conducted in a completely randomized design with three replications. Experimental factors include soil application of zinc sulfate fertilizer as the main plot in two levels (0 and 20 kg  ha-1 zinc sulfate) and cultivar as a sub-plot in 27 levels (including local and improved cultivars and promising lines). The results showed that the Zn application  and its interaction with  cultivar waere significant for all measured  traits except the length and width of the flag leaf. The lowest and highest values ​​of zinc uptake in plant organs in the treatment of non-application of zinc sulfate belonged to line RI18430-2 (Hashemi × Saleh) and Kadous cultivar, respectively. Comparison of the mean of treatments showed that the lowest and highest zinc uptake in plant organs in the treatment of zinc sulfate application belonged to two lines RI18432-2 (Mohammadi × Saleh) and RI18431-1 (Abji Boji × Saleh), respectively and three cultivars or lines that have the highest zinc uptake in plant organs in the application of 20 kg / ha of zinc sulfate are RI18432-2 (Mohammadi × Saleh) and RI18430-22 (Hashemi × Saleh) and Ahlemi-Tarom cultivar, respectively. The results of the GGbiPlot analysis  showed that in both levels of zinc (control and application of 20 kg per hectare of zinc sulfate) Gohar, Kadous and Caspian cultivars have been ranked 1 to 3 in terms of Zn efficiency. Saleh, Dilmani, Gilaneh and RI18430-1 (Hashemi × Saleh) cultivars were also ranked as high Zn efficient cultivars and line in both levels. Therefore, for future research works, these cultivars are suitable for cultivattion on Zn deficiency paddy soils or selection of  higher Zn uptake cultivar(s) for rice grain quality purpose.

    Keywords: rice, Zinc, Varietal Screening, Grain yield
  • Sanaz Mohammadi, Seyed Majid Mirlatifi *, Hossein Dehghanisanij, Iman Hajirad, Mehdi Homaee Pages 1903-1913
    The optimal design, operation and management of drip irrigation systems relies significantly on selection of a suitable combination of emitter discharge rate, emitter and lateral spacing, root depth and soil hydraulic properties that should be in consistent with root growth pattern in the soil for delivering required amount of water and nutrition to the plant. Modeling soil wetting pattern is more practical and easier than the conducting laboratory or field measurements. In this study, an empirical model was developed to predict the dimensions of the wetting pattern under pulsed drip irrigation using dimensional analysis method. The main inputs of the proposed model are emitter discharge rate, saturated hydraulic conductivity, total volume of applied water and pulse ratio.  Experimentations included determination of the maximum depth and width of the wetting pattern after water application under different combination of pulses in a clay soil. The treatments were consisted of three pulses (P2, P3, P4) and two Off-Time durations (T1, T2). The predicted values of wetted depth and width by the empirical model and the HYDRUS-2D model were compared with the observations. The coefficient of determination parameter for the measured and estimated wetting pattern dimensions that obtained from empirical model was 0.94 and 0.93 and for numerical model was 0.95 and 0.97, which indicates good accuracy of the models. The results of the T-test analysis indicated that the empirical and numerical model simulated values were not significantly different (with a probability of 99.5%) from the observed ones. Although, on the basis of RMSE, ME and EF parameters the HYDRUS-2D model performance was better than the proposed empirical model but due to the simplicity of use and requiring less number of input parameters, it is recommended to use the developed empirical model to predict the wetting pattern as required in the design of drip irrigation systems.
    Keywords: Buckingham’s theorem, Off-Time, Pulsed Management, Wetted Depth, Wetted Zone
  • Sayed Roholla Mousavi, Fereydoon Sarmadian *, Mahmoud Omid, Patrick Bogaert Pages 1915-1929

    Soil salinity, as one of the most important indicators of soil quality, has crucial roles in land use planning and land management in arid and semi-arid regions. The aim of this study was to model soil salinity at five standard depth (0-5, 5-15, 15-30, 30-60, and 60-100 cm) of global digital soil mapping project in 60,000 hectares of Qazvin plain with spatial resolution of 15m. Field studies included a sampling of 278 soil profiles and then the EC was measured in the laboratory. The recursive feature elimination (RFE) method was employed to select environmental covariates including parameters extracted from Landsat 8 image (OLI/TIRS) data, topography, and climatic parameters. Four machine learning algorithms as random forest (RF), cubist (CB), decision tree regression (DTr), and k-nearest neighbors (k-NN) were applied for predicting and mapping soil salinity. According to RFE, 10 covariates were chosen for each standardized depth. The results of modeling showed that the CB model at the depth of 0-5 and 15-30 cm with R2 values of 0.92 and 0.85 and RMSE 4.77 and 7.90 dS/m and the RF model at depths of 5-15, 30-60, and 60-100 cm with R2 values of 0.93, 0.94, 0.96 and RMSE 6.65, 5.10 and 3.20 dS/m, respectively, had the highest accuracy compared to two other models i.e., DTr and k-NN. Furthermore, the covariates extracted from RS data had more impact on topsoil salinity prediction while the climate and topographic attributes influence subsurface soil salinity. Generally, The RF and CB models along with appropriate environmental covariates were able to present salinity variation of study standard depths.

    Keywords: Soil Salinity, Environmental Covariates, digital soil mapping, Machine learning
  • Rahimeh Dehghani Dashtabi, Seyedhassan Mirhashemi, Milad Jahani, Parviz Haghighat Jou * Pages 1931-1940

    Due to the recent water shortages and droughts, the importance of water productivity is becoming more apparent. The main objective of this study is to examine water productivity of wheat according to its water requirement and proper irrigation management. This research was performed in Orzouieh city of Kerman province located in an arid region. In this study by using meteorological data of the region, wheat evapotranspiration was calculated by CROPWAT. Then, potential evapotranspiration was also calculated by Hargreaves-Samani and Jensen-Haise methods to verify the values resulted by CROPWAT package. Irrigation Hydromodule was calculated too. The Volume of water consumed by wheat per hectare during growing season was also calculated using irrigation hydromodule. For performing this study, three wheat farms with proper irrigation management were selected. For calculating physical and economical productivity of wheat farms in the region, one of the farms was examined. The results of this study showed that the physical productivity (CPD) is equal to 1.6 kg/m3 and economical productivity (NBPD) is equal to 13000 Rls./m3. The calculated productivities demonstrate that supplying actual water requirement of wheat along with proper management of the fields, results high economical efficiency.

    Keywords: Water requirement, Wheat, Hydromodule, Physical Productivity, Economical productivity
  • Alireza Taheri Dehkordi *, Mohammad Javad Valadan Zoej Pages 1941-1953

    Agriculture has been recognized as the main motive for economic growth and development in different countries of the world. In the meantime, mapping croplands through the classification of remote sensing images is one of the effective solutions in decision making and providing food security to the community. In this research, croplands are classified into different classes of agricultural products (including wheat, barley, corn, alfalfa, potatoes, and Sugar beets) using multi-temporal optical (Sentinel-2) and synthetic aperture radar (Sentinel-1) satellite images. All the steps related to the preparation of satellite images, have been conducted in the Google Earth Engine online processing platform. A novel three-dimensional deep convolutional neural network is used as the classifier. The designed network, in addition to three-dimensional kernels with the ability to extract spatial and temporal information of each pixel simultaneously, uses some escape connections of the previous layers. These connections, contrary to the feed-forward convolutional networks, feed the output of the previous layers to the new layers. After dividing the ground truth data into two categories of training and evaluation and assessing the performance of the network with 50 different training and evaluation data, the network’s overall accuracy was calculated 91.6% on average. According to the final results, the designed escape connections increased the overall accuracy of classification by 2%. The proposed network was also compared with temporal and spatial-temporal Random Forests and Support Vector Machines which showed a better performance with a difference of at least 2.4%.

    Keywords: remote sensing, Convolutional Neural Network, Deep learning, Cropland Classification, Sentinel satellite images
  • Zahra Ramezani, Mohammad Bagher Farhangi *, Nasrin Ghorbanzadeh, Mahmoud Shabanpour Pages 1955-1970
    Manures are used to increase pH and fertility of acidic soils in Gilan province. Although they are useful, but contain coliform bacteria that can reach the groundwater resources and lead contamination. This study aimed to investigate an indicator bacterium; Escherichia coli transport in two acidic soils. Two soil samples with pH vlues of 5.88 and 3.99 were taken from Amlash and Lahijan area respectively. For leaching experiment, air dried soil was freely packed in Polyvinyl chloride sylinders (with diameter of 4.8 and height of 14.92 cm). A 0.1 pore volume (PV) of bacteria (1× 108 CFU mL-1) and bromide (0.008 mol L-1) as a pulse flow was applied on the top of the soil columns after water flow rate reached steady state condition and leaching experiment was followed with distilled water. Leachate sampling was carried out in regular time intervals till 4.5 PV and E. coli and bromide concentrations were measured in the leachate. Resident E. coli number were also determined in each cutted 3 cm section of soil after leaching experiment endup. C/C0 peak of E. coli in the leachate of Amlash and Lahijan soil columns was observed at 0.7 and 0.9 PV repectively, while the C/C0 peak of bromide was occurred at 0.8 and 1.8 PV respectively. Early occurance of E. coli bacteria rather than bromide in the leachate of both soils was attributed to preferential water flow path which was dominant in the Lahijan soil column due to more clay and organic carbon content. The most resident E. coli number was determined in the surface layer of both soils which was greater in Amlash soil and decreased by 0.9 and 1.44 (log unit) in Amlash and Lahijan soil columns respectively. Overall, not only the cumulative number of E. coli bacteria was higher in the leachate of Amlash soil column, but also it contained more resident E. coli bacteria rather than Lahijan soil column due to greater pH value.
    Keywords: Bromide, Filtration coefficient, Preferential flow, Relative adsorption ratio
  • Shahram Zebardast, Masoud Parsinejad * Pages 1971-1985

    In operation of dam reservoir, due to the possibility of severe water shortages in the future, supplying total demand of current step is not rational, and the use of hedging rules can provide insurance for water supply in the future. In the reservoir long-term operation to supply the irrigation water demand, uncertainty of reservoir inflow and uncertainty of irrigation water demand have a significant effect on release. Crop water stress sensitivity variation at different growth stages varies the crop production function slope, which is not seen in seasonal production functions. In this study, a stochastic planning model with time-dependent production functions and a deterministic planning model with seasonal production function, in operation of the Buchan dam reservoir by using hedging rules are compared. The results show the reservoir operation by hedging rules increases economic benefit by 46.8% compared to the existing operation model. The time-dependent production function can improve the results by 19% over seasonal production functions. Also, the results show using stochastic model with the inflow uncertainty, irrigation water demand uncertainty and both, inflow uncertainty and irrigation water demand uncertainty simultaneously, the economic benefit increase by 0.73, 4.95 and 12.99%, respectively.

    Keywords: Reservoir operation, Hedging rules, Inflow uncertainty, irrigation water demand, Stochastic
  • Mahdi Majedi Asl *, Mehdi Fuladipanah, Rasoul Daneshfaraz, Khalil Jannat Pages 1987-2000

    While having economic advantages, nonlinear labyrinth weirs have more passing flow capacity than linear weirs. Having a high capability of extracting hidden complex relationships among dependent and independent variables besides saving financial and time, intelligent algorithms are economic and time-saving and have dedicated a remarkable role among researchers. In this research, the performance of support vector machine (SVM) and gene expression programming (GEP) algorithms is figured out to predict the discharge coefficient (Cd) of the arched labyrinth weir using 226 experimental data series. Involved geometric and hydraulic parameters are total head (Ht), weir height (P), cycle arc angle (θ), Froud number (Fr), cycle wall length (Lt), the width of a cycle (w), weir nose length (A), an increase of weir height of 15% and change of weir crest shape change to quarter circle (U). Results showed that the maximum values of the Cd belong to arc labyrinth weir of arc angle 40 degrees. Numerical simulation illustrated that combination of (c، u،  ، ، ،) and (c، u،  Fr، ، ،) parameters have optimum performance in the SVM and GEP algorithms of assessment indices as (R2=0.9791, RMSE=0.03, DC=0.9776) and (R2=0.9871, RMSE=0.0231, DC=0.9856), respectively; showing highly accurate performance of two algorithms in the prediction of the Cd.

    Keywords: Dimensinal Analysis, Intelligent Algorithm, Nonlinear Weir, Optimum Performance, Overflow Capacity