مقالات رزومه احمدرضا قاسمی
-
تبخیر از تشت به عنوان یک پارامتر کاربردی در زمینه های مختلف، مانند برآورد هدر رفت آب از دریاچه ها و مخازن سدها و همچنین برآورد نیاز آبی گیاهان به ویژه در مناطقی که اطلاعات لایسیمتری وجود ندارد، کاربرد دارد. مدل سازی این پارامتر می تواند در زمینه بازسازی داده های گم شده و برنامه ریزی های درازمدت منابع آب و توسعه کشاورزی کارساز باشد. در این پژوهش با به کارگیری یک مدل هوش مصنوعی (برنامه ریزی بیان ژن) و دو مدل سری زمانی (فوریه و آریما)، تبخیر از تشت در ایستگاه سد زاینده رود در دوره زمانی 1344 تا 1396 (53 سال) مدل سازی شد. سری زمانی داده های تبخیر از تشت در مقیاس روزانه برای ماه های گرم سال (خرداد، تیر، مرداد، شهریور و مهر)، به عنوان ورودی مدل های فوریه و آریما و 4 الگوی مختلف شامل استفاده از داده های روزانه تبخیر 1 ماه قبل، 2 ماه قبل، 3 ماه قبل و 4 ماه قبل، به عنوان ورودی مدل برنامه ریزی بیان ژن استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل برنامه ریزی بیان ژن تنها در ماه مهر نتایج قابل قبولی دارد و برای ماه های دیگر نتایج از نظر شاخص های آماری قابل قبول نمی باشد. میزان خطای برآود تبخیر روزانه در ماه مهر 38/0 میلی متر بر روز (معادل 7/2 درصد) بدست آمد. این میزان خطا بر اساس ضریب تبیین 84/0 و ضریب نش- ساتکلیف (ضریب کارایی مدل) 83/0، قابل قبول ارزیابی شد. بر خلاف مدل برنامه نویسی بیان ژن، مدل فوریه در تمام ماه های مورد مطالعه نتایج قابل قبول ارائه داد. مقادیر خطای برآورد تبخیر روزانه در این روش بین 02/1 تا 7/0 میلی متر بر روز به دست آمد که معادل 2/5 تا 8/8 درصد است. مقایسه نتایج دو مدل فوق با نتایج مدل آریما نیز نشان داد مقادیر خطای مدل آریما در تمام ماه ها بیشتر (4/9 تا 6/19 درصد) از مدل های فوریه و برنامه ریزی بیان ژن است. بنابراین بهترین مدل برای برآورد تبخیر روزانه از تشت، در ماه مهر مدل برنامه ریزی بیان ژن و در بقیه ماه ها مدل فوریه می باشد. ارزیابی دقت و توانایی برآورد داده های حدی تبخیر روزانه نیز نشان داد، مدل فوریه در تخمین داده های حدی، دارای توانایی بالاتری نسبت به دو مدل دیگر است. بنابراین می توان این مدل را جهت برآورد تبخیر روزانه در ایستگاه سد زاینده رود و همچنین بازسازی داده های گم شده توصیه نمود.
کلید واژگان: تبخیر, داده های حدی, داده های گمشده, شبیه سازی}The pan evaporation is used as a practical parameter in various fields, such as estimating water loss from lakes and dams, as well as estimating the Plant water requirement, especially in areas where there is no lysimeter information. Modeling this parameter can be useful in the estimation of missing data and long-term planning of water resources and agricultural development. In this research, by using an artificial intelligence model (Gene Expression Programming, GEP) and two time series models (Fourier and ARIMA), evaporation from the pan at Zayanderud dam station, was modeled in the period from 1344 to 1396 (53 years). The time series of pan evaporation on daily scale for the months of June (Khordad), July (Tir), August (Mordad), September (Shahrivar), and October (Mehr) as input to the Fourier and ARIMA models and 4 different patterns including the use of daily evaporation data 1 month, 2 months, 3 months and 4 months ago, were used as input for gene expression programming model. The results showed that the GEP model has acceptable results only in Mehr, and for other months the results are not acceptable in terms of statistical indicators. The daily evaporation estimated error was found to be 0.38 mm in Mehr. This error was acceptable based on the coefficient of determination of 0.84, the Nash-Sutcliffe coefficient of 0.83 and the Willmott's index of agreement of 0.95. Unlike the gene expression programming model, the Fourier model provided acceptable results in all the studied months. The error values were obtained between 1.02 and 0.7 mm per day in all the studied months, which is equivalent to 5.2 to 8.8 percent. Comparing the results of the above two models with the ARIMA model showed that, the error values of the ARIMA model in all months are higher (9.4 to 19.6%) than the Fourier model, and Gene Expression Programming model. Therefore, the best model for estimating pan evaporation in October (Mehr) is the Gene Expression Programming model and in the rest of the months, the Fourier model. The evaluation of the model in estimating the extremes daily evaporation data also showed that the highest and lowest accuracy is in October (Mehr) and June (Khordad), respectively. In total, according to the statistical indices, the ability of the Fourier model to estimate the daily evaporation in the Zayanderud dam station was proved. Therefore, this model can be recommended to estimate the daily evaporation and also to reconstruct the missing data in this station
Keywords: Evaporation, Missing Data, Simulation, Extreme Data} -
مجله پژوهش آب ایران، پیاپی 52 (بهار 1403)، صص 113 -123
به دلیل اهمیت داده های تبخیر از تشت در برآور نیاز آبی گیاهان و همچنین تخمین حجم هدررفت آب از مخازن آب سطحی و همچنین فقدان این داده ها در بسیاری از مناطق، بررسی و یافتن روش های جدید و کارآمد جهت برآورد میزان تبخیر از تشت، می تواند در مدیریت منابع آب موثر باشد. در این پژوهش از دو مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) و مدل با حافظه مدت بلند کوتاه (LSTM) و همچنین سه روش تجربی مایر، سازمان عمران آمریکا و ایوانف جهت برآورد تبخیر از تشت در استان کهکیلویه و بویراحمد استفاده شد. برای این منظور، داده های تبخیر واقعی در مقیاس روزانه برای 6 ایستگاه دهدشت، امامزاده جعفر، لیکک، دوگنبدان، سی سخت و یاسوج و در دوره آماری 14 تا 39 ساله منتهی به سال 2023، از سازمان هواشناسی کشور تهیه و به عنوان متغیر وابسته در مدل ها مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از 12 پارامتر هواشناسی شامل بارندگی، سرعت باد، دمای حداکثر و حداقل، ابرناکی، دمای خاک، حداکثر و حداقل رطوبت نسبی، میانگین دمای نقطه شبنم، فشار سطح دریا، تابش خورشیدی و میانگین فشار بخار واقعی نیز به عنوان متغیر مستقل استفاده گردید. نتایج نشان داد مقادیر خطای برآورد تبخیر در 6 ایستگاه مورد مطالعه برای مدل های تجربی بسیار بالا (حداقل مقدار خطا 27 درصد) و نتایج از نظر شاخص عملکرد مدل (ضریب نش) غیر قابل قبول می باشند. این امر ضرورت استفاده از مدل های دیگر در این استان را روشن می کند. نتایج ارزیابی دو مدل SVM و LSTM نشان داد، مدل SVM با خطای 16 درصد در مرحله آموزش و 18 درصد در مرحله آزمون، نتایج دقیقتری نسبت به مدل LSTM دارد. مقدار خطای برآورد تبخیر در این دو مرحله، در مدل LSTM به ترتیب برابر 23 و 24 درصد بدست آمد. در نهایت می توان نتیجه گرفت که، استفاده از مدل های قدرتمند مانند SVM که بر مبنای روابط ریاضی- آماری، قابلیت تشخیص و شبیه سازی رفتارهای پیچیده و غیرخطی متغیرهای اقلیمی را دارند، می تواند دقت تخمین تبخیر از تشت را در مناطق فاقد تشت تبخیر، افزایش دهد.
کلید واژگان: تبخیر از تشت, مدل سازی, SVM, LSTM}Evaporation is a physical phenomenon by which water particles enter the atmosphere in the form of vapor from the surface of water or the surface of wet soil through receiving solar energy. Evaporation process is an essential part of the hydrological cycle and it takes place continuously in nature. The importance of evaporation estimation in water resources and agriculture studies is undeniable. The evaporation pan is used as an indicator to determine the evaporation from the water level of lakes and reservoirs all over the world due to the ease of interpreting its data. Evaporation prediction is one of the important variables in planning and managing water resources. Various models are used to predict evaporation, such as stochastic time series models, experimental models, data mining models. Due to the fact that evaporation is affected by many parameters that are non-linear, non-stationary and random and occurs in a dynamic and complex manner, the use of experimental methods to predict evaporation that is based only on weather information such as temperature, relative humidity, wind speed and solar radiation are used, the accuracy is not enough. So far, various methods have been presented to calculate and estimate evaporation, such as the water balance method and experimental methods. These methods have flaws such as the inability to generalize to other places and different climatic conditions. Therefore, researchers tried to find a way to reduce the error as much as possible. The use of machine learning models are among these methods.
Materials and MethodsIn this research, two techniques of support vector machine and network with long short-term memory will be used to estimate the amount of evaporation from the pan in Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad Province, and the results will be compared with the actual evaporation values recorded in evapotranspiration stations and some experimental methods of evaporation estimation. In order to model and estimate the amount of evaporation, daily data of parameters of pan evaporation, rainfall, wind speed, maximum and minimum temperature, cloudiness, soil temperature, maximum and minimum relative humidity, average dew point temperature, sea level pressure and actual vapor pressure has been prepared from the regional water organization for 6 stations including Yasouj, Imamzadeh Jafar, Dehdasht, Dogonbadan, Siskhet and Likk. The length of the statistical data period varies from 39 years in Dogonbadan to 14 years in Likk. In this research, two SVM and LSTM models, as well as three experimental methods of Mayer, US Civil Engineering Organization (USBR) and Ivanov were used to estimate evaporation from pans. To use the models to estimate evaporation, first the data were randomly divided into training and testing stage. 70% of the data were considered as training data and 30% of the data were considered as test data. Finally, in order to evaluate the models, the statistical indices of explanation coefficient (R2), root mean square error (RMSE) and mean absolute value of error (MAE), model efficiency index or Nash Sutcliffe coefficient (N.S) and residual mass index (CRM) were used.
Results and DiscussionThe results of the SVM model show that the error values of daily pan evaporation estimation in the SVM model in the training stage vary between 1.6 and 1.2 mm per day. The efficiency coefficient also shows that the model is in a satisfactory condition in terms of estimation and forecasting ability in the Siskhet station, in a good condition in the Yasouj station, and in a very good condition in other stations. LSTM model has weaker results than SVM model. The error values in this model are higher than the SVM model and vary between 2.2 and 3 mm per day. Also, the results of the efficiency coefficient of the model (N.S) also show that this model has not provided acceptable results for estimating pan evaporation in the two stations of Sisakht and Yasouj. In part of the models test, the LSTM model also showed a weaker ability than the SVM model in most of the stations. The LSTM model has provided better results than the SVM model only in Imamzadeh Jafar station. The best result among all the stations and the two investigated models was obtained at the Dehdasht station with an error of 1.6 mm per day and a Nash coefficient of 0.87 for the SVM model. Comparison of the results of the models with 3 experimental methods of Mayer, Ivanov and USBR also showed that, except for Ivanov's method and at Doganbadan station, none of the experimental methods could simulate the daily evaporation values well.
ConclusionIn summary, the results of this research show that the SVM model has estimated the northern and central regions of the province with an error between 15 and 18 percent, while the LSTM model estimates the same regions with a greater error and about 22 to 26 percent. In the south of the province, the results is almost reversed and the SVM model has an error of about 19 to 21 percent and the LSTM model has an error of between 13 to 21 percent. In the east of the province, the amount of error in the estimation of pan evaporation in the LSTM model is also higher than in the SVM model. In total, the comparison of the results of two models and three experimental methods of estimating evaporation from pans in Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad provinces showed that LSTM model is the best model for Imamzadeh Jafar station and SVM model is the best model for the other 5 investigated stations. None of the three experimental models, provided acceptable results for the province. The results of this research show that, despite the emergence of powerful models that are capable of detecting complex and non-linear behaviors of variables based on mathematical relationships that can well recognize and simulate the pattern of data variability, the use of experimental methods to estimate pans evaporation is not recommended.
Keywords: Evaporation From Pan, LSTM, Modeling, SVM} -
زمین لغزش به حرکت لایه های رسوبی غیر متراکم و متراکم بر روی سطح شیب دار ناپایدار گفته می شود که موجب آسیب رساندن به جاده ها، زمین های کشاورزی و مناطق مسکونی و صنعتی می شود. در این مطالعه عوامل موثر بر زمین لغزش و احتمال وقوع آن در استان چهارمحال و بختیاری مورد مطالعه قرار گرفت. از بین عوامل مختلف تاثیرگذار بر روی زمین لغزش، 9 عامل اولیه موثر شامل فاصله از گسل، شیب، جهت شیب، کاربری اراضی، نقشه هم بارش، سنگ شناسی، طبقات ارتفاعی و فاصله از رودخانه و جاده به عنوان متغیرهای مستقل در نظر گرفته شدند. برای تحلیل داده ها ابتدا 200 نقطه دارای زمین لغزش به همراه 200 نقطه بدون زمین لغزش به صورت تصادفی انتخاب شد. سپس لایه های مربوط به پارامترهای مستقل با آنها هم پوشانی داده شد. برای کل کلاس های دارای زمین لغزش کد 1 و سایر کلاس ها کد صفر در نظر گرفته شد. این امر در مورد نقاط غیر لغزشی نیز انجام گرفت و لایه ها ایجاد شده به عنوان ورودی مدل رگرسیون لجستیک وارد مدل شدند. نتایج به دست آمده نشان داد که زمین لغزش در منطقه مورد مطالعه ارتباط معنی داری با چهار پارامتر فاصله از جاده های ارتباطی، میزان بارندگی و نیز شیب و جنس زمین دارد. در انتها نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش در منطقه رسم گردید که نتایج نشان داد 47 درصد از مساحت منطقه مطالعاتی در ناحیه با خطر وقوع زمین لغزش کم، 2/39 درصد در ناحیه با خطر وقوع متوسط و 8/13 درصد مساحت منطقه در محدوده با احتمال وقوع بالای زمین لغزش قرار دارد.
کلید واژگان: پهنه بندی خطر, رگرسیون لجستیک, زمین لغزش, سیستم اطلاعات جغرافیایی}IntroductionLandslide is defined as the movement of a mass of rock, debris, or earth down a slope. Sedimentary mass movement can be various factors that play an important role in the destruction of communication roads and residential houses, the destruction of pastures and gardens, as well as erosion and sediment transport in the basins. Various studies have been conducted on landslide risk zoning using logistic regression model. Which factors such as distance from fault, slope, slope direction, land use, rainfall, lithology, elevation and distance from river and road were reported as the most important factors affecting landslides.
Materials and methodsIn this study, Chaharmahal and Bakhtiari province as an important mountainous region in the country was studied. Reviewing past research showed that among the various factors affecting landslides, 9 factors including distance from fault, slope, slope direction, land use, precipitation, lithology, elevation classes and distance from river and road as independent variables, are the most important factors. To analyze the data, first 200 landslide areas were randomly selected, and another 200 points in the whole area without landslides were also randomly selected. After preparing the layers, the logistic regression model was performed to investigate the role and weight of each of the 9 independent variables. The accuracy of the model results was checked using three statistics, R2 Naglerk, R2 Cox and Snell and factor-2LL.
Results and discussionThe results of running the logistic regression model, showed that among the studied variables, the texture and slope of the land, respectively, can be considered as the most effective factors in creating landslides in the region. After that, the distance from roads and finally the amount of rainfall has the greatest impact on landslides in the studied region. The evaluation results of the model obtained from these five parameters, showed that the overall accuracy of the model is 90.9% and acceptable. After that, the distance from the roads is an effective factor in creating this phenomenon, and in the end, the amount of rainfall is effective on the landslides. The results of evaluating the correctness of the logistic regression model show that the factor -2LL in the last iteration of the model is equal to 117.893 and the coefficients of R2 Naglerk, R2 Cox and Snell are 0.65 and 0.42, respectively, which indicate the accuracy of the model. Based on the obtained results, a landslide risk zoning map was prepared for the study area.
ConclusionDue to the high number of landslides recorded in Chaharmahal and Bakhtiari province and the risk of new landslides, this study was conducted on the area to determine the factors that have the greatest impact on this phenomenon and areas with a high risk of landslides. Based on the results, it can be stated that in addition to natural factors (land type, land slope and rainfall), some human factors, including unprincipled road construction, have an important role in landslides. These factors have caused 13.8% of Chaharmahal and Bakhtiari province is at high risk of landslides. To reduce the risks, ecosystem change and land use of the regions should be avoided as much as possible.
Keywords: risk zoning, Logistic Regression, Landslide, Geographic Information System} -
نظر به اینکه گندم و جو از محصولات با اهمیت و استراتژیک کشور ایران است و یکی از مهمترین آفات این محصولات سن غلات می باشد، بنابراین هر ساله سازمان حفظ نباتات کشور این آفت خطرناک را پایش می کند تا در زمان مناسب دستور مبارزه صادر شود. طبق آمارهای وزارت جهاد کشاورزی خسارت ناشی از آفات، بیماری ها و علف های هرز هر ساله حدود 35-30 درصد کل محصول را در بر می گیرد که 12-10 درصد آن مربوط به حشرات مضر می باشد و در مناطقی که آلودگی شدید باشد، خسارت وارده به محصول حتی به 100 درصد هم می رسد. پایش یک به یک مزارع کاری بسیار سخت و وقت گیر، در بازه زمانی محدود که نیازمند تعداد زیادی نیروی انسانی متخصص است. حضور فیزیکی کارشناسان در مزارع جهت انجام عملیات پایش، نیازمند صرف زمان و هزینه است و هم باعث آسیب به گیاهان در مزارع می شود. یکی از اهداف این پژوهش استفاده از روشی غیرمخرب برای چنین عملیاتی در شناسایی آفت سن غلات است. در این تحقیق شمارش آفت سن مادر در مزارع غلات و نرم گیری آن به دو روش استفاده از پردازش تصاویر هوایی با ثبت 954 تصویر و روش کادراندازی و شمارش چشمی در مزرعه توسط کارشناس خبره در دو مزرعه با نرم متفاوت انجام گرفت. پس از پردازش تصاویر با استفاده از محیط Pycharm در نرم افزار پایتون، تعداد سن در هر تصویر بدست آمد، نتایج آنالیز آماری نشان داد که اختلاف میانگین این دو روش در سطح احتمال 1% معنادار نیست و می توان با اطمینان از این روش برای پایش آفت سن مادر مزارع غلات استفاده کرد. در این پژوهش با استفاده از پردازش تصاویر پهپادی، روشی سریع و دقیق، بدون خسارت به محصول، برای نرم گیری آفت سن و صدور دستور سمپاشی جهت جلوگیری از وارد آمدن خسارت به مزرعه بدست آمد.کلید واژگان: پردازش تصویر, پهپاد, سن گندم, نرم گیری, کشاورزی دقیق}Considering that wheat and barley are important and strategic products in Iran, the Sunn pest is one of the most important pests of these products. Every year, the country's plant protection organization monitors this dangerous pest so that an order to fight it can be issued at the right time. Farm monitoring is a very difficult, time-consuming, and destructive task; it also requires a large number of specialized human resources. One of the goals of this research is to create a non-destructive method for such an operation in the identification of Sunn pests. In this research, the counting of Sunn pests in cereal farms was done by two methods using aerial image processing by recording 954 images and framing method and eye counting in the farm by an expert in two farms with different numbers of this pest. The number of pests in each image was obtained after processing the images using the Python programming language in the PyCharm learning library. The statistical study results showed no significant difference at the 1% probability level between the average data of the two methods. This method can be used confidently to monitor the Sunn pest in cereal farms. In this research, by using UAV image processing, a fast, accurate, and non-destructive method was proposed and evaluated for counting the pests and issuing spraying orders in cereal farms.Keywords: Image Processing, UAV, Sunn pest, Eurygaster counting, Machine learning}
-
این پژوهش با هدف بررسی ویژگی های کلی توفان های تندری عصرگاهی در کشور براساس تعداد رخداد و همچنین بررسی توانایی داده-های بازتحلیل شبکه ای GFS در شناسایی توزیع مکانی آن ها انجام شده است. به این منظور در یک دوره 9 ساله (2015-2008) گزارش-های رعدوبرق ثبت شده در 361 ایستگاه همدیدی کشور در ماه های آوریل (فروردین) و می (اردیبهشت)، به عنوان ماه هایی که بیشترین توفان تندری در آن ها رخ داده است، مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا روزها از نظر تعداد توفان های تندری به چهار چارک تقسیم شدند. در گام بعدی ده شاخص نشانگر ناپایداری جوی از داده های بازتحلیل ساعت 12 گرینویچ استخراج و یا محاسبه شدند. در نهایت نقشه پهنه-بندی میانگین این شاخص ها در هر چارک و انطباق نقطه ای در ایستگاه هایی که دارای رعدوبرق ثبت شده بوده اند، مورد بررسی دقیق تر قرار گرفت. نتایج نشان داد که بهترین عملکرد را شاخص CIN یا شاخص سرکوب همرفت داشته است. میزان دقت این شاخص در پیش-بینی ناپایداری ها حدود 90 درصد برآورد گردید. شاخص KI در ناپایداری های ضعیف عملکرد متوسطی داشته ولی با تشدید ناپایداری و سامان مندشدن آن در چارک چهارم عملکرد آن بهبود قابل ملاحظه ای پیدا کرده است. دو شاخص TT و 4LFTX نیز عملکرد مشابه به هم داشته و ناپایداری های شدید را در غرب کشور به خوبی آشکار کرده اند. سایر شاخص ها عملکرد مناسبی نداشته و نیاز است که مقادیر آستانه آن با توجه به وضعیت اقلیمی کشور بازتعریف شود.
کلید واژگان: ایران, بازتحلیل, پهنه بندی, توفان تندری, شاخص ناپایداری}Thunderstorms, also known as electrical storms or lightning storms, are one of the most damaging weather hazards and often damaging to the environment, crops, cities, and property. Therefore, forecasting them is very important for decreasing the possible damages. To forecast these phenomena, investigating the thermodynamic structure of the atmosphere and analyzing instability indices is necessary. The purpose of this study is to investigate the general characteristics of thunderstorms and the ability of GFS reanalysis data in identifying the spatial distribution of thunderstorms in Iran. For this aim in addition to GFS data, 8-year thunderstorm reports (2008 to 2015) in 361 weather stations in Iran from April to May were also used. At first, based on the thunderstorm frequency, each data series was divided into 4 quarters. Then, 10 atmospheric instability indices were calculated for daily GFS data and the results were analyzed. The results showed that the CIN index has the best performance. However, this index showed more error in Quarter-4 which had strong instability. The KI index showed moderate performance in forecasting weak instabilities but showed better results as instability increased in the fourth quarter. Both TT and 4LFTX indices had the same results and showed strong instabilities in the western parts of the country. Investigation of the average ability of the indices, induced that the four indices, including CIN, TT, 4LFTX, and KI had good performance in detecting instability. This performance varies from 90% in the CIN index to 60% in the KI index. The other investigated indices did not have an acceptable performance. It is recommended to redefine the threshold values of the instability indices according to the climate type in the studied stations.
Keywords: Iran, Reanalysis, GFS, Thunderstorm, Instability indices} -
مدل سازی تبخیر از تشت علاوه بر کاربرد در مطالعات هیدرولوژی مانند برآورد هدر رفت آب از مخازن سدها، به برآورد نیاز آبی گیاهان در مناطقی که اطلاعات لایسی متری وجود ندارد کمک می کند. مدل سازی این پارامتر مهم می تواند در تخمین-داده های گم شده نیز بسیار کارگشا باشد. در این پژوهش با به کارگیری مدل برنامه نویسی بیان ژن (GEP) و برخی مدل های سری زمانی، تبخیر روزانه از تشت در یک دوره 20 ساله (2020-2000) در سه ایستگاه سینوپتیک اهواز، آبادان و دزفول مدل سازی شد. نتایج نشان داد استفاده از داده های 14، 16 و 20 ماه قبل برای شبیه سازی نسبت به دوره های کوتاه تر، در هر دو مرحله ی آموزش و آزمون نتایج دقیق تری ارایه می کند. همچنین براساس معیارهای ارزیابی، میزان خطای شبیه سازی در ماه های سرد سال (اکتبر تا مارس) نسبت به ماه های گرم (آپریل تا سپتامبر) به طور متوسط 28 درصد کمتر بود. هرچند در تمام 12 ماه سال حداقل یک الگوی مناسب با دقت قابل قبول برای شبیه سازی داده های تبخیر روزانه به دست آمد. بهترین نتایج در ماه های گرم سال در ماه آگوست و در دزفول مشاهده شد به نحوی که خطای برآورد تبخیر روزانه 93/0 میلی متر در روز و ضریب نش 80/0 به دست آمد. در ماه های سرد سال نیز کمترین خطا (70/0 میلی متر در روز) در ماه دسامبر آبادان به همراه ضریب نش 82/0 مشاهد شد که نشان هنده ی کارایی بالای مدل GEP در شبیه سازی داده های تبخیر از تشت است. مقایسه نتایج این مدل با برخی مدل های سری زمانی نیز نشان داد مدل GEP در تمام ماه ها در آبادان دارای خطای کمتری است. در دزفول مدل Holt در ماه های ژانویه و سپتامبر نتایج بهتری نسبت به GEP ارایه کرد. میزان خطا در این دو ماه به ترتیب 61 درصد و 71 درصد کمتر از مدل GEP بود. در ایستگاه اهواز نیز مدل Exponential smoothing در اکتبر و مدل Holt در نوامبر به ترتیب تبخیر روزانه را با 48 درصد و 68 درصد خطای کمتر برآورد کردند.
کلید واژگان: استان خوزستان, برنامه نویسی بیان ژن, تبخیر روزانه, مدل سازی}IntroductionEvaporation from water levels is one of the most important processes in meteorology and hydrology. Optimum use of available water resources is necessary due to the high costs of water storage in the dams. Every year, it is evaporate millions of cubic meters of fresh water from the dam’s water. On the other hand, evaporation from the pan helps to estimate the amount of the plant water requirement in areas where there is no lysimeter information. A wide variety of methods can be used to measure or estimate water use by plants. The evaporation pan method is a simple, inexpensive, and readily understandable way to estimate irrigated crop water use. It also requires little attention and can provide farmers with reliable estimates of plant water use. Pans provide a measurement of the integrated effect of radiation, wind, temperature, and humidity on the evaporation from an open water surface. The pan has proved its practical value and has been used successfully to estimate water use by observing the evaporation loss from a water surface and applying the crop coefficients to relate pan evaporation to irrigation requirement. For this reason, the study of evaporation from the pan has always been of interest to researchers. Modeling this important parameter can be very effective and helpful in accurately estimating of missing data.
MethodsIn this research, by using of the Gene Expression Programming model (GEP) and some time series models, including Exponential smoothing model, Holt’s model, ARIMA, Brown’s linear trend and Winters’ model, the daily evaporation from pans in Khuzestan province was evaluated. For this purpose, daily pan evaporation for 20 years (2000 to 2020) of three synoptic stations of Ahvaz, Abadan and Dezful were used. These stations have the longest and most complete data among the stations of this province. For modeling the pan evaporation data, 80% of the data was used for the training stage and the remaining 20% was used for the model testing stage. In this research, seven patterns were defined for data modeling. These patterns include the use of data from 20 months ago (M20), 16 months ago (M16), 14 months ago (M14), 10 months ago (M10), 6 months ago (M6), 4 months ago (M4) and 2 months ago (M2). Three evaluation statistics ware also used for evaluate the results of the models. This statistics are include the Root Mean Squared Error (RMSE), Nash- Sutcliffe coefficient (N.S) and Coefficient of Determination (R2). The model with the lowest root mean squared error value and the highest Nash- Sutcliffe coefficient and coefficient of determination was selected as the best model.
ResultsThe evaluation of the results based on the 3 evaluation indices, showed that the patterns M14, M16 and M20 have the highest accuracy in modeling in both training and test stages. In other words, by increasing the memory of the model, the results show more accuracy and less error. Also, based on the evaluation statistics, the amount of simulation error in the cold months (October to March) was 28% lower than in the hot months (April to September). However, in all 12 months of the year, at least one suitable patterns with acceptable accuracy was obtained for simulating the daily evaporation data. The best results in the warm months were observed for Dezful and Abadan in August and for Ahvaz in May and in the M20. The error in these stations is 0.93 mm, 0.95 mm and 0.95 mm per day, respectively. The Nash- Sutcliffe coefficient (N.S) is more than 0.80 in all stations. In the cold months of the year, the lowest error (0.70 mm per day) was observed in December of Abadan, along with the Nash- Sutcliffe coefficient of 0.82, which indicates the high efficiency of the GEP model in data simulation. Comparing the results of the Gene Expression Programming model (GEP) with the studied time series models also showed that the GEP model has lower error and higher R2 and N.S coefficient in all months in Abadan. In Dezful, the Holt model provided better results than GEP in January and September. The error rate in these two months is 61% and 71% less than GEP model, respectively. In Ahvaz, the Exponential smoothing model in October and the Holt model in November estimated the daily pan evaporation with 48% and 68% less error, respectively.
Keywords: Daily evaporation, Gene expression programming, Khuzestan province, Modeling} -
به دلیل اینکه که پایش کیفی آب های زیرزمینی بسیار پرهزینه و زمان بر می باشد، انتخاب روشی که در آن با کمترین تعداد نمونه برداری بتوان متغیرهای هیدروشیمیایی یک دشت را برآورد کرد امری ضروری است. هدف پژوهش حاضر تعیین تعداد و موقعیت بهینه چاه های نمونه برداری در دشت خانمیرزا در استان چهارمحال و بختیاری می باشد. برای این منظور از نتایج نمونه برداری شیمیایی 19 حلقه چاه و هفت متغیر کیفی شامل SAR، EC، pH، TH، TDS و مجموع آنیون ها و کاتیون ها برای دوره 1370 تا 1390 استفاده شد. در ابتدا با استفاده از روش های زمین آمار و براساس کمترین میزان خطا، بهترین روش برای هر متغیر انتخاب و سپس شعاع تاثیر چاه ها به کمک منحنی نیم تغییر نما برای هر متغیر محاسبه و باتوجه به مقدار همپوشانی شعاع تاثیر چاه ها، تعداد حداقل چاه ها برای برآورد متوسط هر متغیر در دشت تعیین گردید. نتایج نشان داد که برای برآورد متغیر pH یک چاه نمونه، برای متغیر SAR تعداد 3 چاه، برای مجموع آنیون ها و مجموع کاتیون ها تعداد 4 چاه و برای متغیرهای EC، TDS و TH تنها 5 چاه نمونه برداری کافی است. نتایج آزمون تی دوطرفه جهت صحت سنجی نتایج نیز توانایی چاه های پیشنهادی در برآورد مناسب متغیرهای مورد مطالعه را نشان داد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که در موارد خاص که نیاز به اطلاعات ضروری و فوری از کیفیت آب زیرزمینی دشت خانمیزا است، می توان به جای نمونه برداری از 19 چاه و صرف زمان و هزینه زیاد، با نمونه برداری از تعداد محدودی چاه ها، برآورد مناسبی از کیفیت آب زیرزمینی بدست آورد.
کلید واژگان: آب زیرزمینی, شبکه پایش کیفی, متغیرهای کیفی, تحلیل زمین آمار, کریجینگ}Because groundwater quality monitoring is very expensive and time consuming, it is necessary to find a method for estimating the hydrochemical variables with the minimum sampling. The aim of this research is to determine the optimal number of sampling wells in Khanmirza plain in Chaharmahal and Bakhtiari. For this purpose, the results of chemical sampling of 19 wells and seven water quality variables including SAR, EC, pH, TH, TDS and the sum of anions and cations for the period 1991 to 2011 were used. At the first, the best geostatistical method for drawing zones for each variable is selected. Then by means of semi-variogram curve the radius of influence of each well is calculated for each variable. According to the amount of radius overlap the minimum number of wells were determined to estimate the average of each variable in the plain. The results showed that to estimate the pH variable one sample well, for the SAR variable 3 sample wells, for the sum of anions and total cations 4 sample wells and for the variables EC, TDS and TH only 5 sampling wells are enough. The results of two-way t-test to validate the results also showed the ability of the proposed wells to properly estimate the studied variables in the plain. Therefore, it can be concluded that in special cases that require necessary and immediate information on groundwater quality in Khanmiza plain, instead of sampling from 19 wells, sampling can be done from a limited number of wells
Keywords: Groundwater, Quality Monitoring Network, Quality variable, geostatistical analysis, Kriging} -
تعیین مناطق مستعد جهت اجرای طرح های کوچک جمع آوری آب باران می تواند به بیشینه سازی استفاده و افزایش بهره وری آب باران کمک کند. در تحقیق حاضر، با استفاده از دو نوع مدل های تصمیم گیری چند معیاره شامل مدل تحلیل شبکه ای (ANP) و مدل تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، مناطق مستعد جهت اجرای سامانه های کوچک جمع آوری آب باران در استان اصفهان مورد بررسی قرار گرفت و نتایج حاصل از دو مدل از نظر آماری باهم مقایسه گردید. در این پژوهش، از متغیرهای بارش (بارش سالانه 111 ایستگاه سینوپتیک،کلیماتولوژی، تبخیرسنجی و باران سنجی)، شیب زمین، نفوذپذیری خاک، پوشش گیاهی، حاصلخیزی خاک، فاصله از شهر و روستا و فاصله از جاده استفاده شد. نتایج نشان داد که در هر دو مدل شهرستان های خمینی شهر با حدود 63 درصد و مبارکه با حدود 55 درصد از اراضی، دارای بیشترین درصد مناطق مستعد (خوب و خیلی خوب) و شهرستان های آران و بیدگل (4 درصد) و اردستان (6 درصد) کمترین درصد مناطق مناسب جهت احداث سامانه های کوچک جمع آوری آب باران هستند. برای کل استان نیز بر اساس مدل های AHP و ANP به ترتیب حدود 8/24 و 8/21 درصد از اراضی در وضعیت خوب و خیلی خوب جهت اجرای سامانه های کوچک جمع آوری آب باران قرار دارند. همچنین نتایج نشان داد که بر اساس هر دو روش AHP و ANP، حدود 3/76 درصد از اراضی با شرایط خوب و خیلی خوب جهت احداث این سامانه ها در شهرستان های خشک و نیمه خشک و 7/23 درصد در مناطق نیمه مرطوب غرب و جنوب غرب استان قرار دارند. مقایسه آماری نتایج دو مدل نشان داد که تفاوت بین مساحت سطوح مستعد در سطح 01/0 معنی داری است. این تفاوت ناشی از نحوه اختصاص وزن به لایه های اطلاعاتی ورودی است.
کلید واژگان: سامانه استحصال باران, مدل تحلیل شبکه ای, مدل تحلیل سلسله مراتبی}Identifying potential sites for small rainwater harvesting can help to improve crop water productivity especially rainfed cropping systems.In present study, suitable areas for creating small rainwater collection systems in Isfahan province were determined using multi-criteria decision making models including hierarchical analysis process and network analysis process. The selected variables were annual rainfall ( 111 synoptic, climatology , evaporation and rain gauging stations), land slope, soil permeability, vegetation cover, soil fertility, distance from city and village and distance from road. The results showed that in both AHP and ANP methods, Khomeni-Shahr region with about 63% and Mobarake with about 55% of area , have the largest suitable coverage (good and very good condition) for the small rainfall collection systems construction and Aran and Bidgol (4%) and Ardestan (6%) have the lowest percentage of suitable areas, respectively. For the entire province, according to the AHP and ANP methods, about 24.8 and 21.8% of the lands are categorized as good and very good class for the creating small rainwater harvesting systems, respectively. The results also indicated that for both AHP and ANP methods, about 76.3% of lands with good and very good conditions for the construction of these systems are located in dry and semi-arid areas and 23.7% in semi-humid areas. The statistical comparison between the two approaches showed a significant difference between the provided suitable zones for constructing these systems at 0.01 level. The defference may be attributed to assigned weight of input layers.
Keywords: Hierarchical Analytic Model, Analytical network process, Rainwater harvesting} -
این پژوهش با هدف بررسی تغییرات پوشش برف شمال غرب استان چهارمحال و بختیاری (منطقه کوهرنگ) در دهه دوم قرن 21 (سال های 2014 تا 2020) و مقایسه آن با متوسط پوشش برف در دهه پایانی قرن بیستم انجام گرفت. برای این منظور تصاویر ماهواره لندست 5 و 8 در گذر ماه فوریه سال های 2014 تا 2020 و چهار گذر در سال های 1991، 1995، 1997 و 2000 (جهت محاسبه میانگین پوشش برف دهه پایانی قرن 20)، مورد بررسی قرار گرفتند. در این راستا میزان پوشش برف منطقه در سال های مورد بررسی با استفاده از شاخص اصلاح شده تفاضلی نرمال شده پوشش برف (NDSI) محاسبه و مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این شاخص نشان داد که کمترین میزان سطح پوشش برفی مربوط به سال 2018 و به میزان 8/1363 کیلومترمربع و بیشترین میزان معادل 7/4263 کیلومترمربع و مربوط سال 2014 می باشد. همچنین نتایج نشان داد که میزان پوشش برف در سال های مورد بررسی در دهه دوم قرن 21 به میزان 14 درصد (در سال 2014) تا 5/72 درصد (در سال 2018) نسبت به میانگین پوشش برف دهه پایانی قرن بیستم کاهش یافته است. نتایج بررسی روند تغییرات ارتفاع برف بوسیله روش من کندال در ایستگاه همدیدی کوهرنگ نیز نشان دهنده کاهش چشمگیر و معنی دار ارتفاع برف به میزان 78 میلی متر در سال در ماه ژانویه و 151 میلی متر در سال در ماه فوریه است.
کلید واژگان: پوشش برف, چهارمحال و بختیاری, شاخص اصلاح شده NDVI, لندست}This research was conducted with the aim of investigating the snow cover changes in the northwest of Chaharmahal and Bakhtiari province (Kohrang region) in the second decade of the 21st century (2014 to 2020) and comparing it with the average snow cover in the last decade of the 20th century. For this purpose, the images of Landsat 5 and 8 satellites for February from 2014 to 2020 and also four passes in the years 1991, 1995, 1997 and 2000 (to calculate the average snow cover of the last decade of the 20th century) were analyzed. The amount of snow cover was calculated using the normalized differential modified index of snow cover (NDSI) index. The results of the NDSI showed that the lowest amount of snow cover is 1363.8 square kilometers in 2018 and the highest is 4263.7 square kilometers in 2014., The results also showed that the amount of snow cover in the investigated years in the second decade of the 21st century decreased by 14% (in 2014) to 72.5% (in 2018) compared to the average snow cover in the last decade of the 20th century. The results of Mann-Kendal analysis of trend in snow height at the Kohrang station also indicate a significant decrease in snow height by 78 mm per year in January and 151 mm per year in February
Keywords: Snow cover, Chaharmahal, Bakhtiari, Modified NDSI, Landsat} -
در سال های اخیر استفاده از مواد اصلاح کننده خاک با هدف اصلاح ساختمان خاک رواج یافته است. این مواد می تواند ویژگی های فیزیکی و یا شیمیایی خاک را تغییر دهند. در پژوهش حاضر تغییرات هدایت الکتریکی و نفوذپذیری خاک در اثر افزودن بیوچار و بنتونیت مورد بررسی قرار گرفت. برای این هدف از 13 نمونه خاک حاوی دو سطح 2 و 3 درصد وزنی بیوچار چوب گردو که در دو دمای گرماکافت 400 و 600 درجه سانتی گراد تولید شده است به همراه سه سطح 2، 5 و 10 درصد وزنی بنتونیت و یک نمونه خاک استفاده شد. نمونه ها بعد از آماده سازی به مدت پنچ ماه استراحت داده شد (انکوباسیون) و سپس آزمایش انجام گردید. جهت انجام مقایسه میانگین بین نمونه ها از آزمون تی (t-Test) استفاده شد. نتایج نشان داد افزودن بیوچار و بنتونیت بصورت معنی داری هدایت الکتریکی خاک را افزایش و نفوذپذیری نهایی خاک را کاهش داده است. مقدار نفوذپذیری در نمونه های 2 و 3 درصد بیوچار بطور متوسط یک چهارم نفوذپذیری خاک بدون ماده اصلاحی بود. همچنین میزان نفوذپذیری در نمونه های حاوی 10 درصد بنتونیت (25/0 میلی متر بر دقیقه) حدود 10 برابر کمتر از نمونه شاهد (6/2 میلی متر بر دقیقه) بود. مقدار هدایت الکتریکی در نمونه های دارای 10 درصد بنتونیت نسبت به خاک بدون ماده اصلاحی بیشتر از 4 برابر و در نمونه های دارای 2 و 3 درصد بیوچار بطور متوسط حدود 2/3 برابر گزارش شد. با توجه به افزایش هدایت الکتریکی خاک توصیه می گردد از بیوچار و بنتونیت با دقت نظر بیشتری استفاده شود.
کلید واژگان: آزمون تی, اصلاح کننده خاک, انکوباسیون, دمای گرماکافت}In recent years, the use of soil amendments with the aim of improving texture or increasing water capacity has become popular. This can affect the physical or chemical properties of the soil. In the present study, changes in electrical conductivity and soil permeability due to the addition of biochar and betonies were investigated. For this, 13 samples with two levels of 2% and 3% walnut wood biochar at two temperatures of 400°C and 600°C, were prepared, together with three levels of 2%, 5% and 10% bentonite and one soil sample without materials was used. The samples incubated for five months. The t-test was also used to check the difference between the samples. The results showed that both biochar and bentonite are able to significantly increase EC and decrease soil permeability. The average permeability value for samples with 2 and 3 percent biochar is a quarter of the permeability of soils without amendment. Adding bentonite to the soil reduced permeability such that the permeability of samples containing 10% bentonite (0.25 mm/min) was approximately ten times lower than that of the control sample (2.6 mm/ min). The electrical conductivity value in the samples with 10% bentonite is more than 4 times higher than in the soil without amendment, and in the samples with 2 and 3% biochar, it is on average about 2.3 times higher. Considering the increase in soil electrical conductivity, it is recommended to use biochar and bentonite with more accuracy.
Keywords: t- Test, Soil Amendments, Incubation, Pyrolysis temperature} -
الگوی توزیع ریشه در خاک های لایه ای یکی از موضوعات قابل توجه در محاسبه آب قابل نگهداری خاک و مدیریت و برنامه ریزی آبیاری به شمار می رود. هدف از پژوهش حاضر، تعیین الگوی توزیع ریشه گیاه سویا در نیمرخ خاک های مطبق و همچنین تاثیر آن بر جذب آب انجام شده است. پژوهش در قالب طرح کاملا تصادفی با 15 تیمار مختلف متشکل از سه نوع بافت خاک (سبک، سنگین، متوسط) در چهار تکرار انجام گرفت. پایش الگوی توزیع ریشه توسط نمونه برداری از ستون های دارای ریشه در پایان دوره رشد گیاه سویا صورت گرفت. پس از مقایسه تیمارها از نظر رشد گیاه مشاهده شد که وجود لایه های خاک با بافت متوسط موجب توسعه و رشد بهتر گیاه شده است. در حالت کلی، چگالی طولی ریشه با افزایش عمق خاک کاهش می یافت، به جز در مواردی که لایه بندی خاک وجود داشت و چگالی طولی ریشه به ترتیب مقابل قرار گرفت: چگالی طولی ریشه متعلق به لایه های دارای بافت متوسط≥ بافت سنگین ≥ بافت سبک بود. میزان سرعت جذب آب توسط ریشه در لایه های شنی بیشترین مقدار، در رس متوسط و در بافت لومی کمترین مقدار را دارا بود. همچنین سرعت جذب آب توسط ریشه در سه لایه موجود در تیمار ها نیز، به صورت معناداری با افزایش عمق افزایش یافت. درنتیجه می توان گفت الگوی توزیع ریشه و رشد گیاه به صورت معنی داری تحت تاثیر بافت خاک و لایه بندی آن قرار دارد.
کلید واژگان: الگوی توزیع ریشه, خاک مطبق, سویا, چگالی طولی ریشه, سرعت جذب آب}The pattern of root distribution in layered soils is one of the significant issues in the calculations of soil water and irrigation management and planning. The objective of this study was to determine the pattern of root distribution of soybean in layered soils and its effect on water uptake. The research was conducted in a completely randomized design with 15 treatments consisting of three different textures of soil (light, heavy, and medium) in four replications. The pattern of root distribution was monitored by the sampling of columns at the end of the growth period of the soybean. It was observed that the presence of the layer with medium texture has led to better plant development and growth after comparing the treatments in terms of plant growth. In general, root length density decreased with increasing soil depth, except in cases where there were different layers of soil, and root length density takes place in the following order: root length density in layers with medium texture≥ heavy texture≥ light texture. The rate of root water uptake rate was highest in the sandy layers, intermediate in clay, and lowest in loamy texture. Also, the rate of root water uptake rate increased significantly with increasing depth regardless of treatments. It can be concluded that the pattern of root distribution and plant growth is significantly affected by soil texture and its stratification.
Keywords: The pattern of root distribution, Layered soil, Soybean, Root length density, Root water uptake rate} -
کاهش شدید منابع آب شیرین سطحی و بحرانی شدن منابع آب زیرزمینی در چند دهه ی اخیر در بیشتر مناطق کشور به عنوان مهم ترین مسایل کشور مطرح است. به همین دلیل راهکارهای مناسب جهت بهره برداری از منابع آب نا متعارف مانند آب های شور زیرزمینی، دریا و زه آب های کشاورزی می تواند به کاهش اثرات منفی کاهش منابع آب کمک کند. در این پژوهش یکی از راه های بهره برداری از منابع آب شور مورد بررسی قرار گرفت. شیرین کردن آب شور به روش تبخیر و میعان آن، به کمک انرژی خورشید جهت استفاده گیاهان (آبیاری تقطیری)، یکی از روش های ساده ترین برای تولید آب شیرین قابل استفاده در کشاورزی می باشد. در این پژوهش با اجرای سازه های پلاستیکی و پلی کربنات به بررسی تاثیر جنس و اندازه سطوح مختلف تقطیرکننده در روش آبیاری تقطیری بر عملکرد و کارایی مصرف آب در گیاه گوجه فرنگی پرداخته شد. آزمایش در 7 تیمار و 4 تکرار بصورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با دو نوع جنس سطح تقطیر کننده شامل صفحه ی پلاستیکی شفاف (P) و صفحه ی پلی کربنات (PC) دو جداره شفاف و سه اندازه سطح خارجی متفاوت شامل 48/0، 72/0 و 96/0 مترمربع انجام شد. جهت مقایسه نتایج یک تیمار با آبیاری قطره ای زیرسطحی (آبیاری با آب شیرین) نیز به عنوان تیمار شاهد در نظر گرفته شد. در این آزمایش پارامترهای تعداد میوه، وزن تر میوه، وزن تر و خشک اندام هوایی، حجم آب شیرین تولید شده در هر تیمار، میزان نشت یونی، دمای سطح برگ و کارایی مصرف آب اندازه گیری شد. نتایج نشان داد تیمار P3 (صفحه ی پلاستیکی با سطح خارجی 96/0 متر مربع) بیشترین میزان تولید آب شیرین در طول آزمایش را به میزان 21 لیتر به خود اختصاص داده است. در مقابل تیمار PC3 (صفحه ی پلی کربنات با سطح خارج 48/0 متر مربع) کمترین میزان تولید آب شیرین را به میزان 5/16 لیتر داشته است. شفافیت تیمارهای پلاستیکی شفاف و در نتیجه عبور نور بیشتر به داخل سازه نسبت به تیمارهای پلی کربنات می تواند دلیل این تفاوت در تولید آب شیرین باشد. باتوجه به تولید بیشترین مقدار آب شیرین در تیمار P3 بیشترین تعداد میوه، وزن تر میوه و وزن تر و خشک گیاه نیز در این تیمار مشاهده شد. در مقابل کمترین مقدار وزن تر و خشک گیاه، تعداد و وزن تر میوه در تیمار PC3 مشاهده شد. بیشترین و کمترین کارایی مصرف آب نیز به ترتیب در تیمارهای P3 (حدود 69 درصد بیشتر از تیمار شاهد و PC3 حدود 36 درصد کمتر از تیمار شاهد) بدست آمد.
کلید واژگان: آبیاری تقطیری, سطوح تقطیرکننده, کارایی مصرف آب, گوجه فرنگی}IntroductionThe sharp decline of surface freshwater and groundwater resources in recent decades in most parts of the country are the most important issues of Iran today. One of the serious problems of the plains of Iran is the lowering of the water level of the wells the drying of the Qanats and the salinization of their water followed by the salinization of valuable soil of agricultural lands especially in dry and arid areas. Therefore appropriate strategies for exploiting unconventional water resources such as saline groundwater and seawater and agricultural drains can help reduce the negative effects of depletion of water resources. In this study one of the ways to exploit saline water resources was investigated. Due to its location in an arid and semi-arid region Iran has a high potential in the solar energy. Desalination of saline water by evaporation and condensation with the help of solar energy for the use of plants (distillation irrigation) is one of the simplest methods to produce fresh water that can be used in agriculture.
Materials and MethodsIn this study by implementing plastic and polycarbonate structures the effect of material and size of different distillation surfaces in the distillation irrigation method on the yield and water use efficiency of tomato plants were investigated. This research was conducted in the research farm of Shahrekord University and from June to October 2016. Experiment in 7 treatments and 4 replications as a factorial experiment in a completely randomized design with two types of distillation surface materials including transparent plastic plate (P) and polycarbonate plate (PC) with two transparent walls and three external surface sizes (0.48 72 0. and 0.96 square meters) were done. The salt water used was also supplied from the salt water spring of Ardal city of Chaharmahal and Bakhtiari province. To compare the results a treatment with subsurface drip irrigation (fresh water irrigation) was also considered as a control treatment. In this experiment the parameters of fruit number fruit weight shoot weight and dryness fresh water volume produced in each treatment ion leakage rate leaf surface temperature and water use efficiency were measured.
ResultsThe results showed that P3 treatment (plastic plate with external surface of 0.96 square meters) had the highest amount of fresh water production during the experiment (21 liters). In contrast PC3 treatment (polycarbonate plate with external surface of 0.48 square meters) produced the lowest freshwater (16.5 liters). Transparency of the plastic treatments and consequently more light passing into the structure than polycarbonate treatments can be the reason for the difference in fresh water production. The maximum light transmission through the transparent plastic and double-walled polycarbonate is about 91 and 80% respectively.Due to the production of the highest amount of fresh water in P3 treatment the highest number of fruits heavier fruits and heavier and drier plants were also observed in this treatment. In contrast the lowest amount of fresh and dry plants in PC3 treatment and the lowest number and weight of fruit were observed in PC3 P1 and P2 treatments which did not show a significant difference. The lowest amount of ion leakage and leaf surface temperature were observed in the control treatment which indicates that this treatment was not under water stress.Among other treatments the lowest amount of ion leakage was observed in P3 treatment which produced the highest amount of fresh water. The highest amount of ion leakage and leaf surface temperature were also observed in PC3 treatment this treatment had the lowest amount of sweet water production. Therefore it can be said that this treatment was under water stress. The lowest amount of fruit and plant material production in this treatment is also shows this issue. The highest water use efficiency in terms of fresh weight of fruit was about 11 g/l in P3 treatment which is not statistically significant with PC1 and PC2 treatments. The lowest value is related to PC3 treatment with a value of about 4 g/l which is not significantly different from P2 treatment. The control treatment had the lowest water use efficiency compare than the other treatments because it receives water based on its water requirement and part of the water is also lost by gravity. The P3 treatment with transparent plastic produces more fresh water and its water use efficiency is higher than the other treatments.
Keywords: Distillation surfaces, Distillation Irrigation, Tomato. Water use efficiency} -
خشک سالی یکی از بلایای طبیعی است که سالانه خسارات فراوانی را برای جوامع مختلف به دنبال دارد. ارزیابی و پیش بینی خشکسالی ها می تواند اطلاعات با ارزشی جهت تدوین برنامه های مقابله با خشک سالی و کاهش خسارات مربوط به آن در اختیار مدیران و برنامه ریزان منابع آب بگذارد. در تحقیق حاضر، خشک سالی های هواشناسی ایستگاه کوهرنگ در استان چهارمحال و بختیاری با استفاده از شاخص خشک سالی احیایی (RDI) در دوره آماری 2016-1987 مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. سپس با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و مدل تلفیقی موجک با شبکه عصبی مصنوعی (WANN) داده های ماهانه بارش و تبخیر تعرق پتانسیل برای سال 2016 پیش بینی شد. نتایج نشان داد که هرچند مدل ANN در پیش بینی داده های تبخیر تعرق پتانسیل از دقت قابل قبولی برخوردار بود، اما دقت آن در پیش بینی داده های بارش مناسب نبوده است. در حالی که مدل WANN از دقت خوبی در پیش بینی داده های بارش ماهانه و تبخیر تعرق پتانسیل برخوردار بود، به طوری که میزان مرحله تست، در پیش بینی داده های ماهانه بارش معادل 69/0 و برای داده های ماهانه تبخیر تعرق پتانسیل معادل 99/0 بود که نتایج مطلوب تری نسبت به مدل شبکه عصبی داشت (میزان مدل شبکه عصبی مصنوعی برای بارش 52/0 بود). بنابراین، از مدل WANN برای پیش بینی داده های بارش و تبخیر تعرق پتانسیل استفاده شد. در مرحله بعد با استفاده از داده های پیش بینی شده، مقادیر شاخص RDI محاسبه و با مقادیر متناظر این شاخص که با داده های مشاهداتی محاسبه شده بودند، مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل WANN عملکرد خوبی در پیش بینی خشک سالی کوهرنگ داشته است.
کلید واژگان: خشک سالی, تبخیر تعرق, بارش, مدل WANN, مدل ANN, شاخص RDI}Meteorological drought is defined as a lack of rainfall over long periods, which reduces soil moisture and river flow. One of the critical drought assessment tools is drought indices (Tsakiris & Vangelis, 2005). So far, many drought indicators have been developed by researchers, for example, the RDI )Reconnaissance Drought Index) (Tsakiris & Vangelis, 2005). The difference between this index and other drought indices is that it is estimated based on two variables of precipitation and potential evapotranspiration. For this reason, it is more accurate than indices that are calculated only based on precipitation. So far, some studies have been used the RDI for drought assessment. Zarei et al. (2016) studied the spatial pattern of drought using the RDI index in southern Iran. The results showed that the area with dry conditions had an increasing trend. Asadi Zarch (2017) investigated the drought trend in Yazd province between 1966-2009 using the RDI index. The results showed that drought occurrence in Yazd increased during the studied period. Because, unlike other natural disasters, it is difficult to accurately determine the onset and the end of the drought period (Moried et al., 2005). Accordingly, it is difficult to diagnose and evaluate the drought phenomenon. Therefore, monitoring and predicting drought is very important in water resources management. The use of wavelets is a new and very effective way of analyzing signals and time series. Application of Wavelet in Wavelet- Artificial Neural Network (WANN) models as a function for training has recently been used as an alternative for Artificial Neural Network (ANN) models. In recent years, the combination of wavelet theory and artificial neural networks has led to the development of wavelet neural networks (Thuillard, 2000). Zhang et al. (2017) applied the ARIMA, ANN, WANN, and Support Vector Regression (SVR) models to predict droughts in China's northern Haihe River basin using the SPI index. The results showed that the WANN model performed better than other considered models for predicting the SPI values at 6 and 12 months time scales. This study aimed to predict the meteorological droughts in the Kuhrang region using ANN and WANN models. To this end, the efficiency of ANN and WANN models in predicting precipitation and potential evapotranspiration will be evaluated. Then, the Resilience Drought Index (RDI) will be calculated based on the predicted values by ANN and WANN to describe and prediction of Kuhrang wetness conditions.
Keywords: Meteorological Drought, WANN model, ANN Model, SPI Index, RDI index, Kuhrang} -
سابقه و هدف
کمبود آب به ویژه در مناطق خشک مهم ترین مشکل توسعه کشاورزی است. بنابراین بررسی راهکارهای افزایش بهره-وری آب باید مورد توجه قرار گیرد. ارایه ی راه هایی برای کنترل و کاهش تبخیر از خاک می تواند راهکاری مناسب برای افزایش کارایی مصرف آب باشد. تبخیر از سطح خاک را می توان عمده ترین بخش از اجزای بیلان آب در مناطق خشک دانست که باعث هدر رفت آب می شود، یکی از راه های کنترل و کاهش تبخیر از خاک، استفاده از مواد اصلاح کننده طبیعی خاک می باشد. از این رو این پژوهش با هدف بررسی تاثیر سه اصلاح کننده بنتونیت، ورمی کولیت و زیولیت بر میزان و شدت تبخیر از سطح خاک در یک دوره ی 4 ماهه از تیر تا مهر انجام شد.
مواد و روش هااین پژوهش به صورت طرح کاملا تصادفی با 10 تیمار و در سه تکرار در دانشگاه شهرکرد انجام گرفت. تیمارهای مورد بررسی در این پژوهش، شامل 3 نوع اصلاح کننده طبیعی خاک (بنتونیت، ورمی کولیت و زیولیت) و هر کدام در سه نسبت وزنی 5/0، 1 و 2 درصد به همراه یک تیمار شاهد (خاک بدون ماده اصلاح کننده با بافت لوم) می باشند. انتخاب این درصدها بر این مبنا بود که نتایج به دلایل اقتصادی و عملی بودن اجرا، قابل توصیه برای سطوح و اراضی وسیع کشاورزی نیز باشند. در مرحله بعد با اندازه-گیری مقدار آب ورودی و مقدار زه آب خروجی هر گلدان و با استفاده از رابطه بیلان آب مقدار تبخیر اندازه گیری شد. میزان رطوبت نیز با دستگاه رطوبت سنج و در دو عمق 5 و 15 سانتی متری اندازه گیری شد. در نهایت منحنی رطوبتی خاک برای هر تیمار و با استفاده از دستگاه صفحات فشاری، ترسیم و مورد مقایسه قرار گرفت.
یافته هانتایج نشان داد در بین سه ماده مورد بررسی بیشترین میزان کاهش در تبخیر از خاک مربوط به بنتونیت می باشد. دو اصلاح کننده ورمی کولیت و زیولیت نیز تبخیر را بصورت معنی داری نسبت به تیمار شاهد کاهش دادند ولی نسبت به هم تفاوت معنی-داری نشان ندادند. در بین تیمارهای مورد بررسی نیز بیشترین تاثیر کاهشی بر مقدار تبخیر در تیمار 2 درصد بنتونیت مخلوط با خاک و کمترین میزان تاثیر نیز در تیمار زیولیت 5/0 درصد مشاهد شد این تیمار تفاوت معنی داری با شاهد نشان نداد ولی تیمار 2 درصد بنتونیت، 4/6 درصد میزان تبخیر را نسبت به شاهد کاهش داد. نتایج میزان رطوبت خاک در تیمارها برعکس نتایج تبخیر بود، در تیمارهایی که میزان تبخیر کمتر می باشد، میزان رطوبت خاک افزایش یافته است. با توجه به تاثیر معنی دار سه اصلاح کننده مورد بررسی بر میزان رطوبت خاک، منحنی رطوبتی خاک نیز در تیمارهای مورد بررسی نسبت به شاهد دچار تغییر شده است. بیشترین مقدار افزایش رطوبت در مکش معادل FC، در تیمار 2 درصد بنتونیت و معادل 8/4 درصد بیشتر از مقدار رطوبت تیمار شاهد بدست آمد.
نتیجه گیریاستفاده از مواد اصلاحی طبیعی خاک ضمن جلوگیری از آلوده شدن خاک، به اصلاح ساختمان خاک در جهت کاهش تبخیر نیز کمک می کند. با توجه به اینکه از بین سه ماده اصلاحی مورد استفاده در این پژوهش، بیشترین مقدار تاثیر بر کاهش تبخیر و افزایش رطوبت خاک، مربوط به بنتونیت 2 درصد بود، بنابراین می توان این ماده را برای کاهش تبخیر از خاک با بافت لوم توصیه نمود.
کلید واژگان: زئولیت, بنتونیت, ورمیکولیت, تبخیر, منحنی رطوبتی}Background and ObjectivesWater scarcity is the most important problem in agricultural development, especially in arid areas. Therefore, the study of strategies to increase water use efficiency must be considered. Providing methods to control and reduce soil evaporation can be a suitable way to increase water use efficiency. Soil surface Evaporation can be considered as the main part of water balance components in arid areas that cause water wastage. One of the ways to control and reduce evaporation from the soil is to use natural amendments. Therefore, this study was conducted to investigate the effect of three minerals including bentonite, vermiculite and zeolite on the amount and intensity of evaporation from the soil surface in a period of 4 months from Tir (July) to Mehr (October).
Materials and MethodsThis study was conducted as a completely randomized design (CRD) with 10 treatments and three replications at Shahrekord University. The studied treatments in this research include 3 types of natural amendments (bentonite, vermiculite and zeolite) at three levels of 0.5, 1 and 2% with a control treatment (soil without any amendment). These natural minerals were mixed in soil of whole pots. The amount of evaporation was measured by measuring the amount of irrigation water of each pot and outlet water of them and based on the water balance equation. Moisture content was measured with a hygrometer at two depths of 5 and 15 cm. Finally, the soil moisture characteristic curve for each treatment by using of pressure plate was obtained and compared.
ResultsThe results showed that among the three studied minerals, the highest reduction in soil evaporation was related to bentonite. The two minerals vermiculite and zeolite also significantly reduced evaporation compared to the control treatment, but the difference between them was not significant. Among the studied treatments, the highest reduction effect on evaporation was observed in 2% bentonite mixed with soil and the lowest effect was observed in 0.5% zeolite treatment. This treatment did not show a significant difference with the control, but 2% bentonite treatment significantly reduced the rate of evaporation compared to the control by 6.4%. The results the soil moisture in the treatments was the opposite of the evaporation results. In the treatments where the evaporation rate was lower, the moisture content increased. Due to the significant effect of the three minerals on the soil moisture, the soil moisture curve in the studied treatments has also changed compared to the control.
ConclusionThe use of natural soil amendment in addition to preventing soil contamination, helps to improve soil structure to reduce evaporation. Overall, due to the highest effect of using 2% bentonite on significant decreasing of soil evaporation therefore, this soil amendment can be recommended to control of evaporation from soil.
Keywords: Vermiculite, Bentonite, Zeolite, Evaporation, Soil Characteristic Moisture Curve} -
خشکسالی و تنش حاصل از آن یکی از مهم ترین و رایج ترین تنش های محیطی بوده که ویژگی های مختلف خاک و در نتیجه تولیدات کشاورزی را با محدودیت روبرو می سازد. پژوهشگران به منظور بهینه نمودن ویژگی های خاک و کم نمودن اثر تنش های یادشده از اثر بهساز های آلی از جمله زغال زیستی استفاده نموده اند. پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر زغال زیستی و ماده خام چوب درخت گردو و پوست سبز میوه آن بر منحنی رطوبتی و پارامتر های هیدرولیکی خاکی با بافت شنی در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. زغال زیستی مورد استفاده در دمای 400 درجه ی سلسیوس و مدت زمان دو ساعت در شرایط محدودیت اکسیژن تهیه شد. بهسازها (چوب درخت گردو و پوست سبز میوه گردو و زغال های زیستی حاصل از آن ها) در نسبت های یک و دو درصد وزنی/وزنی (معادل صفر، 36 و 72 تن در هکتار) در سه تکرار با خاک مخلوط و به مدت 120 روز در شرایط گلخانه انکوبه شدند. پس از آن، منحنی رطوبتی نمونه ها با دستگاه جعبه شنی و صفحات فشاری اندازه گیری شد. آنالیز آماری داده ها نشان داد ویژگی های جرم ویژه ظاهری، تخلخل، پایداری خاکدانه ها در حالت تر و پارامتر های معادله ون گنوختن به جزء پارامتر رطوبت باقی مانده در تیمار های زغال زیستی نسبت به تیمار شاهد تفاوت معنی داری داشتند. به طوری که با کاربرد دو درصد زغال زیستی پوست سبز گردو جرم ویژه ظاهری 17 درصد نسبت به تیمار شاهد کاهش و تخلخل کل خاک به ترتیب 13 و 11 درصد افزایش یافت. کاربرد دو درصد زغال زیستی بیش ترین تاثیر را بر منحنی رطوبتی خاک داشت. همچنین، افزودن زغال زیستی به خاک باعث افزایش چشمگیر نگهداشت آب خاک در مکش های کم شد و با افزایش مکش تفاوت در رطوبت خاک بین تیمارهای مختلف کاهش یافت. با توجه به اینکه منحنی رطوبتی در مکش های کم متاثر از حجم منافذ درشت و ساختمان خاک است می توان گفت که افزودن زغال زیستی موجب افزایش منافذ درشت خاک گردید. به کار گیری مقادیر مناسب زغال زیستی به عنوان یک بهساز خاک کشاورزی تا حدی می تواند ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی خاک های شنی مناطق نیمه خشک را بهبود بخشد.
کلید واژگان: زغال زیستی, چوب گردو, پوست سبز میوه گردو, منحنی مشخصه رطوبتی, ویژگی های فیزیکی}Drought and the resulting stress are one of the most important and common environmental stresses which limit agricultural production. Researchers have used organic amendments such as biochar to improve soil properties and reduce the effects of the undesirable stresses. The purpose of this study was to investigate the effect of using the provided biochar of walnut wood and walnut green shell on retention curve and hydraulic parameters of a sandy soil in completely randomized design. For this purpose, the biochar were produced at 400 0C for 2 h. The amendments (walnut wood and walnut green shell and their biochar) at 1 and 2 w/w% ratios (36 and 72 t ha-1, respectively) were mixed with soil sample in three replications and were incubated for 120 days in greenhouse conditions. The retention curve of the incubated soils was measured using sandbox and pressure plates apparatus. Statistical analysis showed that the applied biochar had significant effects on bulk density, porosity, stability of aggregates in wet sieving, and van Genuchten’s parameters (except residual moisture parameter). Application of 2% walnut green shell biochar led to 17% reduction in bulk density (17%) compared to the control and increased the total soil porosity. Application of 2% biochar had the highest effect on the soil water retention curve. Also, the addition of biochar significantly increased soil water retention at low tension and decreased the difference in soil moisture content between treatments. Since water retention curve in lower tension is affected by coarse soil pores and soil structure it could be concluded that addition of biochar improved soil structure and increased coarse soil porosity. Application of appropriate biochar as an amendment in agricultural soil can partially improve the physical and hydraulic properties of sandy soils in semiarid region.
Keywords: Biochar, Physical properties, Walnut green shell, Walnut wood, Water retention curve} -
سابقه و هدف
به دلیل محدودیت منابع آبی در جهان به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، مطالعه علل هدر رفت آب برای استفاده بهینه از آن ضروری امری است. نتایج این گونه پژوهش ها می تواند در مدیریت آب و افزایش راندمان آبیاری به ویژه در مناطق کم آب موثر باشد. با توجه به اینکه تبخیر از سطح خاک بدون پوشش به عنوان یکی از مهم ترین بخش های اجزای بیلان آب، باعث هدررفت آب می شود، ارایه راهکارهایی برای کاهش آن امری ضروری به نظر می رسد. استفاده از مواد اصلاحی (مانند بیوچار) در خاک می تواند راهکاری مناسبی برای کاهش تبخیر از خاک باشد. از همین رو این تحقیق با هدف بررسی تاثیر چوب گردو (خاک اره) و بیوچار آن بر تبخیر و رطوبت خاک در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه شهرکرد و در یک دوره 5 ماهه از مرداد تا آذر انجام گردید.
مواد و روش هااین پژوهش در قالب یک طرح کاملا تصادفی با 13 تیمار و 3 تکرار در دانشگاه شهرکرد انجام شد. فاکتورهای مورد بررسی شامل ماده اصلاح کننده (ماده خام چوب گردو و بیوچار آن) در دو سطح 1 و 2 درصد و نحوه توزیع آنها در خاک (به صورت مخلوط در سه عمق، سه و هشت سانتی متر خاک بالای گلدان و همچنین توزیع در کل عمق 30 سانتی متری خاک گلدان) می باشند. با اندازه گیری میزان آب ورودی و خروجی به گلدان ها و به کمک رابطه بیلان آبی، میزان تبخیر از خاک در تیمارها بدست آمد.
یافته هامقایسه میانگین تیمارهای مختلف بیوچار و ماده خام چوب گردو نشان داد که تیمارهای ماده خام چوب گردو به صورت معنی داری میزان تبخیر از سطح خاک را نسبت به تیمار شاهد کاهش داده اند. مقدار میانگین تبخیر در تیمارهای حاوی ماده خام 1450 میلی لیتر بدست آمد درحالیکه این مقدار در تیمار شاهد حدود 1800 میلی لیتر می باشد. میزان رطوبت خاک نیز در تیمارهای حاوی ماده خام (7/27 درصد) نسبت به تیمار شاهد (25 درصد) بصورت معنی داری بیشتر بود. در ارتباط با تاثیر بیوچار بر میزان تبخیر و رطوبت خاک، نتایج نشان داد که به جز تیمار 2 درصد بیوچار و توزیع در کل خاک گلدان، تفاوت بین تیمارهای دیگر با شاهد و نسبت به یکدیگر معنی-داری نمی باشد. همچنین نتایج نشان داد میزان تبخیر از خاک در تیمارهای حاوی ماده خام (1450 میلی لیتر) بصورت معنی داری کمتر از تیمارهای حاوی بیوچار (1820 میلی لیتر) است. بر خلاف بیوچار، عمق توزیع ماده خام در خاک نیز تاثیر معنی داری بر تبخیر نشان داد. مقدار تبخیر در حالت توزیع ماده خام در 3 و 8 سانتی متری بالای گلدان و همچنین توزیع در کل خاک گلدان (30 سانتی متری) به ترتیب معادل 1360، 1440 و 1550 میلی لیتر بدست آمد که تفاوت این مقادیر با تیمار شاهد (1800 میلی لیتر) از نظر آماری در سطح 5 درصد معنی دار است.
نتیجه گیریدر مجموع با توجه به تاثیر کاهشی و معنی دار استفاده از 1 و 2 درصد ماده خام چوب گردو (بصورت خاک اره) نسبت به بیوچار آن، بر میزان تبخیر از خاک و با توجه به منطقی و اقتصادی بودن استفاده از 1 و 2 درصد ماده خام چوب گردو، می تواند استفاده از این ماده با درصدهای ذکر شده را برای کاهش تبخیر از سطح خاک توصیه نمود.
کلید واژگان: تبخیر, بیوچار چوب گردو, ماده خام چوب گردو, رطوبت خاک}Background and ObjectivesBecause of the limited water resources in the world, especially in arid and semi-arid regions, the study of water loss causes is necessary for optimal use of them. The results of such research can be effective in water management and increase irrigation efficiency especially in low water areas. Since evaporation from the uncovered soil surface as one of the most important parts of water balance components, causes water loss, providing solutions to reduce it seems necessary. The use of soil amendment (such as biochar) can be an effective solution for decreasing evaporation from soil. Therefore, this study was conducted to investigate the effect of walnut raw material (sawdust) and it’s biochar on evaporation and soil moisture in Shahrekord university research farm, during the 5 moths form Mordad to Azar.
Materials and MethodsThe experiment was conducted in a completely randomized design with 13 treatments and 3 replications. The investigated factors include the experimental material including walnut raw material, as sawdust, and its biochar at two levels of 1 and 2% and their distribution depth in soil (mixed at 3 and 8 cm above the pot and mixed in 30 cm or the soil of the whole pot). Evaluation of soil evaporation in the treatments was done by measuring the amount of inlet and outlet water to the pots and based on the water balance equation.
ResultsComparison of the mean of different biochar and walnut raw material treatments showed that walnut raw material treatments significantly reduced evaporation from soil surface compared to the control treatment (soil without any amendment). The average amount of evaporation in treatments containing walnut raw material is 1450 ml, while this amount is higher for treatments containing biochar and 1820 ml. The average of soil moisture content in these treatments is 27.8% that was also significantly higher than the control treatment (25%). Regarding biochar effect on soil evaporation and moisture, the results showed that except for 2% biochar treatment and distribution in the whole pot soil in, the difference between the other treatments and the control was not significant. The results also showed that the soil evaporation in treatments containing raw material (1450 ml) is significantly lower than treatments containing biochar (1820 ml). Unlike biochar, the depth of distribution of the raw material in the soil also had a significant effect on evaporation. The evaporation values for distribution depths of 3, 8 and also mixed in the soil of the whole pot (30 cm), were obtained 1360, 1440 and 1550 ml, respectively, which had significant difference with the control treatment (1800 ml) at 5% significant level.
ConclusionOverall, due to the decreasing and significant effect of using 1% and 2% of raw walnut material (in the form of sawdust) compared to its biochar, on the soil evaporation and considering the rational and economical use of 1% and 2% raw material, it can be recommended to use this material with the mentioned percentages to reduce evaporation form the soil surface.
Keywords: Evaporation, Walnut wood biochar, Walnut raw material, soil moisture} -
مجله پژوهش آب ایران، پیاپی 37 (تابستان 1399)، صص 173 -186
در دهه های اخیر به دلیل مشهود شدن محدودیت منابع آب شیرین، توجه بسیاری از پژوهشگران به سمت استفاده از روش های جدید برای شیرین سازی آب شور جلب شده است. شیرین سازی آب شور با استفاده از انرژی خورشید یکی از این روش ها می باشد که در آن آب شور ابتدا تبخیر و سپس با فرآیند تقطیر تبدیل به آب شیرین می شود. زمانی که از این فرآیند برای آبیاری استفاده شود به آن آبیاری تقطیری می گویند. در پژوهش حاضر از روش آبیاری تقطیری با روشی جدید برای آبیاری فلفل قلمی در منطقه شهرکرد استفاده شد. این آزمایش بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار نوع آب (آب مقطر، آب آشامیدنی و آب با شوری های 4 و 5/6 دسی زیمنس بر متر) و سه نوع ظرف (نیمکره شفاف و رنگی پلاستیکی و شیشه ای هرمی شکل) به عنوان سطوح تقطیر کننده و در سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که هرچه آب درون ظرف تقطیر شورتر شود، مقدار تولید آب شیرین کمتر می شود و در نتیجه وزن تر و خشک میوه و شاخساره نیز نسبت به تیمارهای با آب مقطر و آب آشامیدنی کاهش می یابد به نحوی که بیشترین کاهش مربوط به آب با شوری 5/6 دسی زیمنس بر متر می باشد. در بین ظروف تقطیر مورد بررسی نیز بهترین نتیجه را ظرف هرمی شکل شیشه ای نشان داد. بالاترین مقدار کارایی مصرف آب نیز در در دو نوع آب شیرین مورد استفاده و به مقدار متوسط 4/4 کیلوگرم بر مترمکعب و کمترین مقدار در تیمار آب با شوری 5/6 دسی زیمنس بر متر و به میزان 6/1 کیلوگرم بر مترمکعب بدست آمد. در نهایت نتایج بررسی مقدار درصد تامین آب گیاه فلفل قلمی بوسیله روش آبیاری تقطیری نشان داد، در صورتیکه از روش آبیاری تقطیری با آب شور 4 و 5/6 دسی زیمنس بر متر و ظرف تقطیر هرمی شیشه ای استفاده شود، به ترتیب 38 و 36 درصد آب مورد نیاز این گیاه تامین خواهد کرد و بقیه آب مورد نیاز باید بصورت آبیاری تکمیلی در اختیار گیاه قرار گیرد.
کلید واژگان: آبیاری تقطیری, آب شور, انرژی تجدیدپذیر, ظروف تقطیر}IntroductionFreshwater resources are fundamental for agriculture and food production. The increasing demands for water and climate changes cause shortage of fresh water on the planet. The water shortages can also limit the agricultural production which can endanger human food security. Due to the restriction of freshwater resources in the recent decades, many researchers have focused on the use of the new methods for sweetening saline water. The sweetening saline water need to energy and this cause restriction use of these processes. Use of renewable energy is one of the best solutions for this problem. Solar energy is an environmentally responsible method of generating power, and also makes financial sense. In addition to being renewable, solar energy is typically labeled a green source of energy due to the lack of harmful environmental side effects associated with its use. Iran has a high solar energy potential, because it if located in mid latitude and also arid areas of the earth. Sweetening saline water by using solar energy is one of the methods in which saline water first evaporates and then converts to fresh water by condensation. When this method used for irrigation, it is called condensation irrigation. Condensation Irrigation (CI) is a combined system for solar desalination and irrigation. The Condensation Irrigation system presented in this research uses solar thermal energy to evaporate saline water. At the first the saline water convert to vapor by solar energy and then the vapor become cooled and precipitates as freshwater on the distillation container walls.
MethodsIn this study, condensation irrigation method was used for irrigating chili pepper in Shahrekord. This experiment was arranged as factorial experiment based on completely randomized design with four types of water (distilled water, drinking water and water with salinity of 4 and 6.5 dS/m) and three types of distillation container including of transparent and dark plastic hemisphere and pyramidal glass, as distillation areas. Two types of saline water used in this research were obtained from two regions of Naein in Isfahan province. The region is a desert region located on the margin of the desert areas of Iran and its water grounds are generally salty. After preparing the culture medium, the chili pepper seedlings were transferred to the field. Some growth related characteristics and also some physiological parameters such as, total fresh and dry weight of the Shoots, total fresh weight of fruit, plant height, number of fruits, leaf relative water content and chemical indices including chlorophyll a, b and total chlorophyll, ion leakage, carotenoids and also water use efficiency and the volume of consumed water were measured and evaluated. In order to analyze the results, SAS software (version 1/9) was used. Mean comparison was also performed by LSD test.
ResultsThe results showed that, with increasing the salinity of water, the fresh and dry weight of the fruit, shoot weight, relative water content, carotenoids, water volume and water use efficiency decrease compared with distilled and drinking water, so that the water with salinity of 6.5 dS/m showed the most decrease in the studied indices. By increasing the salinity of the water inside the containers, the amount of evaporation decreases, resulting in the amount of fresh water produced on the distillation containers. In other words, the amount of available water to the plant decreases. Indices such as ion leakage that indicating plant damage due to water stress was also higher in two saline waters (water with salinity of 4 and 6.5 dS/m). Also, the amount of carotenoids in the two saline waters was lower. By reducing available water for the plant (in other words, the more water stress for the plant) these indices become lower. Among the distillation containers, the highest values of the above indices were observed in the pyramidal glass. The highest amount of water use efficiency was obtained in the two types of fresh water with an average of 4.4 kg / m3 and the lowest value (1.6 kg/ m3) in water treatment with salinity of 6.5 dS/m. Finally, the results showed that if the distilled irrigation with water treatment with salinity of 4 and 6.5 dS/m and glass pyramid distillation is used, this method can supplies 38% and 36% of water requirement and the rest of the water have to provide by supplemental irrigation.
Keywords: Condensation irrigation, Solar energy, Saline water, Desalination, Distillation containers} -
مجله پژوهش آب ایران، پیاپی 31 (زمستان 1397)، صص 113 -122امروزه توسعه کشت گیاهان دارویی به دلیل ارزش افزوده بالایی که دارند، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. کمبود اطلاعات مختلف، مانند نیاز آبی می تواند یکی از موانع توسعه کشت این گیاهان باشد. پژوهش حاضر با هدف تعیین ضرایب گیاهی یگانه و دوگانه کتان روغنی به وسیله لایسی متر در مراحل مختلف رشد در منطقه شهرکرد انجام شد. نتایج محاسبات ضریب گیاهی یگانه با لایسی متر نشان داد که مقدار میانگین ضریب گیاهی یگانه کتان روغنی در مرحله اول رشد برابر با 74/0، در مرحله میانی 23/1 و در انتهای مرحله پایانی برابر با 61/0 می باشد. نتایج مقایسه ضریب گیاهی یگانه با روش فائو 56 با نتایج لایسی متر حاکی از آن بود که تفاوت مقدار ضریب گیاهی یگانه با استفاده از این دو روش، در مرحله اولیه و میانی بسیار کم، ولی در مرحله پایانی زیاد می باشد. همچنین، نتایج ضریب گیاهی دوگانه نشان داد که ضریب گیاهی پایه برای کتان روغنی در مراحل مختلف رشد به ترتیب 15/0، 15/1 و 2/0 می باشد. تبخیر تعرق واقعی کتان روغنی با استفاده از ضرایب گیاهی یگانه، دوگانه و لایسی متر به ترتیب برابر 391، 445 و 444 میلی متر به دست آمد که به خوبی دقت روش ضریب گیاهی دوگانه را برای محاسبه تبخیر- تعرق واقعی گیاه نشان می دهد.کلید واژگان: چمن, درجه روز رشد, شهرکرد, فائو 56, مدیریت آب}amount of water that use by evapotranspiration. Estimation of evapotranspiration (crop water requirement) is also one the most significant stages for designing different irrigation systems, programming and correction of the water resources management. Determining crop coefficient is a necessary part of estimating evapotranspiration. Crop coefficients (Kc) are properties of plants which vary in different growth stages. Potential evapotranspiration occurs if a field of the crop had an ideal unlimited water supply. The effect of both crop transpiration and soil evaporation are integrated into a single crop coefficient. The Kc coefficient incorporates crop characteristics and averaged effects of evaporation from the soil; while in dual crop coefficient two sub-coefficients (basic crop and evaporation coefficient) are considered separately. Therefore, the dual crop coefficient approach is more complicated and computationally intensive than the single approach. Due to the importance of accurate determining of crop water requirement many researches have been done for measuring single and dual crop coefficient. The aim of this research is to determine the actual evapotranspiration and single and dual crop coefficients of linseed by lysimeter, during various stages of growth in the Shahrekord area. This research was conducted in Shahrekord University. Shahrekord is located 97 kilometers southwest of Isfahan with the geographical coordinates from 32°18'22'' to 32°21'50'' N and 50°49'22'' to 50°53'44'' E. It is topographically situated in the north of the Zagros Mountains. The annual average temperature and precipitation in Shahrekord is 11.5°C and 320 mm, respectively. This study was done in the crop year of 2014-2015. Four lysimeters were used with the length, width and depth of 190, 65 and 140 cm. respectively. After filling lysimeters with soil and before planting, samples were taken for determining the soil characteristics, in depth of 0-30 cm. One of the lysimeters was allocated to grass, for measuring the reference evapotranspiration, and three other lysimeters to the linseed. After each irrigating the drainage water was collected and then its quality and quantity was measured. The crop evapotranspiration (ETc) and crop reference evapotranspiration (ETo) were calculated by using of water balance equation. Single crop coefficient was calculated from ratio of the measured crop evapotranspiration (ETc) and measured reference evapotranspiration (ETo) and dual crop coefficient was determined using the FAO 56 method. The results showed that the initial, development, middle, late and total growing periods of linseed are 20, 14, 22, 24 and 80 days. The total values of growing degree days (GDD) for these stages are 226.5, 226.7, 379.1, 420.7and 1253, respectively. The average value of the single crop coefficient in the initial stage is equal to 0.74, in the middle stage is 1.23 and at the end of the final stage is 0.61. The single crop coefficient was also calculated using the FAO 56 method. The results indicated that the difference of single crop coefficients in these two methods was very little in the initial and middle stages, but it increased in the final stage. The basal crop coefficient, soil evaporation coefficient and dual crop coefficients were calculated using the FAO56 method. The basal crop coefficient for linseed at different growth stages of initial growth stage, middle and end final are 0.15, 1.15 and 0.2, respectively. During the initial stage, because of low green cover, the soil evaporations is the highest and it became decrease by increasing the green cover in the next growth stages. The actual evapotranspiration value of linseed that obtained from three lysimeters was equal to 444 mm during the growing season. The evapotranspiration value of linseed that calculated by dual crop coefficient (using FAO56 method) was 445.5 mm, while this value was equal to about 391 mm for the single crop coefficient (using FAO56 method). The comparison of these values clearly indicated that the dual crop coefficient can estimate the evapotranspiration more accurate than the single crop coefficient. The results showed that evapotranspiration of linseed and grass are 444 and 429 mm, respectively and it daily variations for linseed are 1 to 10 mm and for the grass are 4.3 to 8.5 mm. The main conclusion that can be extracting from this research is that the calculating of dual crop coefficient is necessary for estimating the accurate crop water requirements.Keywords: FAO 56, Grass, Growth degree days, Shahrekord, Water Management}
-
دمای هوا یکی از پر کاربردترین پارامترهای مورد استفاده برای تشخیص تغییر اقلیم در مقیاس جهانی و منطقه ای است. بنابراین پژوهشگران همواره سعی نموده اند تا با مدل های مختلف به مدل سازی و پیش بینی آن بپردازند. تحقیق حاضر نیز با هدف مدل سازی و پیش بینی کمینه و بیشینه دمای ماهانه کشور انجام گردید. بررسی تغییرات زمانی دما با روش های تخمین گر سن و پتیت و پیش بینی آن بوسیله مدل هالت- وینترز انجام گرفت. نتایج نشان داد که دمای کمینه در ایستگاه های مورد مطالعه در دوره 50 ساله 2010 تا 1961 بطور متوسط به مقدار 9/2 درجه سانتی گراد افزایش یافته که مقدار این افزایش برای ایستگاه های واقع در مناطق گرم و خشک کشور (1/3 درجه) بیشتر از دیگر مناطق است (8/1 درجه). درحالیکه مقدار افزایش دمای بیشینه هوا در کشور کمتر و معادل 1/2 درجه سانتی گراد می باشد. همچنین نتایج این پژوهش کارایی مناسب مدل هالت- وینترز برای پیش بینی کمینه و بیشینه دمای ماهانه کشور را اثبات کرد. نتایج این مدل نشان داد که کمینه و بیشینه دما تا سال 2020 به جز چند مورد در کشور افزایش خواهند یافت که بیشترین مقدار افزایش در ایستگاه خوی به میزان 6/0 درجه سانتی گراد برای کمینه دما و 28/0 درجه سانتی گراد برای بیشینه دما خواهد بود.کلید واژگان: شهرکرد, دانشگاه دولتی شهرکرد, دانشکده کشاورزی, گروه مهندسی آب}
-
شبیه سازی تغییرات و پیش بینی سرعت باد در ایران، با استفاده از داده های آماری پنجاه ساله (1961- 2010)باد یکی ازعناصراصلی د راقلیم هرمنطقه است که تغییرات آن می تواند برروی پد ید ه هایی مانند طوفان های گرد وغباری وشدت تبخیروتعرق تاثیرگذارباشد. این پژوهش باهد ف پیش بینی سرعت باد تاسال 2020 د رایران بامدل هالت- وینترزوبااستفاد هازداده های یک دوره آماری 50 ساله (1961-2010) انجام گرفت. نتایج نشان د اد که این مدل به خوبی توانایی پیش بینی سرعت باد راد ربیشترمناطق کشورد ارد. مقاد یرضریب تبیین این مدل در 34 ایستگاه مورد بررسی بین 0/ 39 د رآباد ان تا 0 /80 د ربابلسرمتغیربود ومقاد یرخطاد ربیشترایستگاه های مورد مطالعه د رحد قابل قبولی قرارد اشت. همچنین نتایج نشان د اد که این مدل مقاد یرحد ی سرعت بادرانیزد ربیشترایستگاه ها به خوبی شبیه سازی کرد هاست. نتایج حاصل ازمدل هالت- وینترزبرای پیش بینی سرعت باد تاسال 2020 حاکی ازآن است که سرعت باد در نیمه شرقی کشوروهمچنین د امنه های جنوبی البرزکه ازنظراقلیمی خشک ونیمه خشک هستند، تاسال 2020 افزایش خواهند یافت د رحالی که مناطق نیمه غربی،جنوبغربی ومرکزی کشورروند کاهشی سرعت باد راتجربه خواهند کرد. بیشترین مقدارافزایش سرعت باد تاسال 2020 د رایستگاه گرگان وبه مقدار 1/ 8 متربرثانیه وبیشترین مقدارکاهش سرعت باد د رایستگاه های جنوبغربی کشوررخ خواهد د اد به نحوی که د رایستگاه آباد ان سرعت باد تاسال 2020 از 6 /31 متربرثانیه کنونی به 4/ 48 متربرثانیه کاهش خواهد یافت.
کلید واژگان: شبیه سازی, پیش بینی, سرعت باد, مدل هالت, وینترز, ایران}Wind is one of the main climatic parameters that can formed the climate of a region. So the temporal changes of this parameter can affect the global and rigional climate. The declining trends of surface windreported by previous studies generally are small but, it is still important to assess the distribution of the trend of wind speed at the continental to global scale in order to betterunderstand the causes of the trend. In thisstudy, a 50-year wind speed data (1961-2010) wasused to predict the wind speed over 34 stations in Iran. The results showed that the Holt–Winters model can very well predict the wind speed in the country. The determination of coefficient varies between 0.39 in Abadan to 0.80 in Babolsar stations. The results of Kolmogorov-Smirnov test was used to evaluate the normalized residuals of model showed that the model residuals are normal in most of the stations that show the suitability of the model to estimate and predict the wind speed in Iran.The results also showed that the wind speed at the stations located in the western and central regions and some northern stations will decline in 2020. The station is located in the eastern half and southern Alborz will be an increasing trend. In other words we can say that, the wind speed in most arid and semiarid regions of the country in the future will increase, while moderate and mountainous areas in western parts of the country will experienced a decreasing wind speed.Keywords: Iran, Wind Speed, Simulating, Holt, Winters, prediction}
- این فهرست شامل مطالبی از ایشان است که در سایت مگیران نمایه شده و توسط نویسنده تایید شدهاست.
- مگیران تنها مقالات مجلات ایرانی عضو خود را نمایه میکند. بدیهی است مقالات منتشر شده نگارنده/پژوهشگر در مجلات خارجی، همایشها و مجلاتی که با مگیران همکاری ندارند در این فهرست نیامدهاست.
- اسامی نویسندگان همکار در صورت عضویت در مگیران و تایید مقالات نمایش داده می شود.