واسنجی
در نشریات گروه آب و خاک-
مقدمه
در سال های اخیر مدل سازی هیدرولوژیکی حوضه های آبریز از جمله مسائل مهمی بوده که نتایج آن تاثیر قابل توجهی در برنامه ریزی منابع آب و استحصال منابع آب شیرین در حوضه های آبریز دارد. یکی از ابزارهای کاربردی در مدلسازی هیدرولوژیکی حوضه های آبریز، ابزار SWAT(Soil and Water Assessment Tools) است این ابزار به صورت یک Extension در نرم افزار GIS قابل استفاده است. هدف از این تحقیق بررسی دقت ابزار SWAT مدلسازی هیدرولوژیکی حوضه های آبریز است. حوضه آبریز مورد مطالعه، حوضه آبریز سد مخزنی مارون به عنوان بخش مهمی از حوضه آبریز زهره و جراحی است.
روشبرای انجام واسنجی از داده های جریان اندازه گیری شده در ایستگاه ایدنک و تنگ تکاب بازه زمانی سال های آبی 71-1370 لغایت 79-1378 و برای اعتبارسنجی ایستگاه ایدنک بازه زمانی سال های آبی 80-1379 لغایت 96-1395و در ایستگاه تنگ تکاب بازه زمانی سال های آبی 80-1379 لغایت 85-1384 استفاده شد.
نتیجه گیرینتایج نشان داد دقت مدل در استفاده از داده های روزانه نسبت به استفاده از داده های ماهانه کمتر است. دلیل کاهش ضریب دقت روزانه نسبت به ماهانه این است که داده های کالیبره شده روزانه در هر ایستگاه 3450 عدد بوده و برای حالت ماهانه 108 عدد است. نتایج شبیه سازی بیان گر آن است که از یک سو ابزار SWAT در شبیه سازی هیدرولوژیکی حوضه های آبریز بزرگ با ماهیت کوهستانی توانایی قابل قبولی داشته و روند تغییرات جریان در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی به خوبی شبیه سازی شده است.
کلید واژگان: واسنجی، اعتبارسنجی، مارون، ابزار SWAT، الگوریتم SUFI-2IntroductionIn recent years, basins hydrological modeling has been one of the important issues, which its results have a significant impact on water resource planning. One of the tools in basins hydrological modeling is SWAT (Soil and Water Assessment Tools), this tool can be used as an extension in GIS software. The purpose of this research is to evaluate the accuracy of SWAT in Maroon basin hydrological modeling.
MethodsThe calibration and validation of model, used from the flow data measured at the Idenak and Tange-Takab stations in the period of 1991 to 2017.
FindingsThe results showed that the accuracy of the model in using daily data is lower than monthly data. The reason of the reduction of the accuracy in using of daily data compared to using of monthly data is that the daily calibrated data in each hydro-station is 3450 numbers and for the monthly data is 108 numbers. The simulation results show that the SWAT has an acceptable ability in the basins hydrological simulation with a mountainous nature and the process of flow changes in the calibration and validation stage is simulated with acceptable accuracy.
Keywords: Calibration, Validation, Maroon, SWAT, SUFI-2 Algorithm -
مدل سازی یکی از موثرترین روش ها در مدیریت کیفیت آب رودخانه ها، برنامه ریزی کاهش ورود آلاینده ها و کنترل آسیب های زیست محیطی است. در مقاله حاضر کیفیت آب رودخانه بابلرود با استفاده از مدل Qual2kwو مدل فراابتکاری ماشین بردارپشتیبان و الگوریتم ژنتیکSVM-GA با رویکرد شبیه سازی شش پارامتر کیفیت آب شامل دما، قلیائیت، هدایت الکتریکی، نیتروژن کل، اکسیژن محلول و اکسیژن خواهی بیوشیمیایی در چهار دوره زمانی از سال 1397 مورد بررسی قرار گرفت. الگوریتم ژنتیک برای شبیه سازی و بهینه سازی به کار می رود، که هیبرید این مدل با ماشین بردار پشتیبان باعث بهبود عملکرد شبیه سازی شده است. جهت مقایسه داده های مشاهداتی و شبیه سازی شده از ضریب تبیین R^2 متوسط خطای مطلق MAE و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شدهNRMSE استفاده شد. نتایج نشان داد که بهترین شبیه سازی SVM-GA برای پارامتر نیتروژن کل در بهمن ماه با MAE 0.15 و NRMSE 1.97 می باشد. همچنین نتایج مدل عددی Qual2kw نشان داد بهترین شبیه سازی برای اردیبهشت ماه با MAE 0.14 و NRMSE 1.2 می باشد. کیفیت آب رودخانه بابلرود با استفاده از شاخص NSFWQI ارزیابی شد. بر این اساس بهترین کیفیت آب در ماه بهمن با شاخص 56 در بازه متوسط تا خوب و بدترین کیفیت در ماه اردیبهشت با شاخص 49 در بازه بد می باشد.
کلید واژگان: شاخص کیفیت، مدل شبیه ساز، واسنجی، Qual2kwModeling is one of the most effective methods in river water quality management, planning to reduce the entry of pollutants and control environmental damage. In this article, the water quality of Babolrood river using the Qual2kw model and meta-heuristic model of support vector machine and SVM-GA genetic algorithm with the approach of simulating six water quality parameters including temperature, alkalinity, electrical conductivity, total nitrogen, dissolved oxygen and biochemical oxygen demand in four time periods from 2018 was investigated. Genetic algorithm is used for simulation and optimization, and the hybrid of this model with support vector machine has improved the simulation performance. In order to compare the observed and simulated data, the explanation was used coefficient R2 of the average absolute error MAE and the root mean square of the normalized error NRMSE. The results showed that the best SVM-GA simulation for total nitrogen parameter in February is with MAE 0.15 and NRMSE 1.97. Also, the results of Qual2kw numerical model showed that the best simulation for May is with MAE 0.14 and NRMSE 1.2. The water quality of Babolrood River was evaluated using the NSFWQI index. Based on this, the best water quality is in the month of Bahman with an index of 56 in the medium to good range and the worst quality is in the month of May with an index of 49 in the bad range.
Keywords: Calibration, Qual2kw, Quality Index, Simulation Models -
هدف پژوهش، مدل سازی کمی جریان آب زیرزمینی آبخوان دشت و بررسی راه کارهای مدیریتی مقابله با افت تراز آب زیرزمینی، است. این پژوهش با استفاده از اطلاعات هیدروژئولوژیکی، هیدرولوژی، هواشناسی و مطالعات پایه منابع آب زیرزمینی، بررسی شد. مدل سازی کمی آب زیرزمینی، با استفاده از نرم افزار GMS و کد کامپیوتری MODFLOW انجام و سطح آب زیرزمینی، برای سال های 1394-1389 با 60 گام زمانی ماهانه، شبیه سازی گردید. واسنجی دستی مدل برای سال های 1392-1389 و صحت سنجی آن برای سال های 1394-1392 انجام شد. راه کارهای مدیریتی آتی، در قالب سه سناریو 1- کاهش 10 درصد برداشت از چاه ها با کاهش 5 درصد تغذیه از جریان های برگشتی آب کشاورزی، 2- کاهش 20 درصد برداشت از چاه ها با کاهش 10 درصد تغذیه ناشی از جریان های برگشتی آب کشاورزی، 3- مقایسه دو سناریوی فوق، با وضعیت موجود سال های 1399-1394، پیش بینی گردید. نتیجه مدل سازی آبخوان برای دوره زمانی فوق، کسری مخزن 09/33- میلیون مترمکعب را نشان داد. ولی با اعمال 10 درصد کاهش برداشت و کاهش 5 درصد تغذیه، 38/21 میلیون مترمکعب در سال و با اعمال 20 درصد کاهش برداشت و 10 درصد کاهش تغذیه، 94/25 میلیون مترمکعب در سال، بر حجم بیلان آب، افزوده شد. با ادامه روند موجود، حجم کسری آبخوان، بیش از 54 میلیون مترمکعب، برآورد گردید.کلید واژگان: افت سطح آب، مادفلو، مدل سازی آب زیرزمینی، واسنجیThe aim of the research is quantitative modeling of the underground water flow of the plain aquifer and the investigation of management solutions to deal with the drop in the underground water level. This research was investigated using hydrogeological information, hydrology, meteorology and basic studies of underground water sources. Quantitative underground water modeling was done using GMS software and Modflow code and the underground water level was simulated for the years 2011-2015 with 60 monthly time steps. Manual calibration of the model was done for 2011-2014 and its validation was done for 2014-2015. Future management solutions, in the form of combined scenarios:One- 10% reduction in withdrawal from wells with a 5% reduction in feeding from return of agricultural water. Two- 20% reduction in withdrawal from wells with a 10% reduction in feeding from return of agricultural water. Three- Their comparison with the continuation of the existing trend was predicted for the years 2015-2019. The result of the aquifer modeling for the above time periods showed the deficit of the reservoir 33.09 MCM. But by applying a 10% reduction in withdrawal and a 5% reduction in feeding, 21.38 MCM/year and by applying a 20% reduction in recharging from the return flows of agricultural consumption and 10% reduction in feeding, 25.94 MCM/year were added to the volume of the water balance. But with the continuation of the current trend, the deficit volume of the aquifer was estimated to be more than 54 MCM.Keywords: Calibration, Drop Water Level, Groundwater Modeling, MODFLOW
-
اندازه گیری مقدار رطوبت خاک به روش های مختلف صورت می گیرد که می توان به روش هایی مانند روش های وزنی و حجمی، اشعه گاما، و انعکاس سنجی زمانی اشاره نمود. روش های مستقیم زمان بر بوده و دست خوردگی نمونه خاک را به همراه داشته و برخی روش های غیرمستقیم دارای خطرات تشعشع مواد رادیواکتیو است. از بین این روش ها، روش[1]TDR که جزو روش های انعکاس سنجی زمانی می باشد روشی سریع و بی خطر است و به همین دلیل مورد توجه قرار گرفته و در خاک های با شرایط عادی نتایج قابل قبولی می دهد؛ اما، برای خاک های شور این روش قادر به اندازه گیری مقدار رطوبت خاک نیست. هدف این پژوهش ساخت حسگرهایی بوده که دستگاه TDR با استفاده از آن ها قادر به اندازه گیری مقدار رطوبت در خاک های ریزبافت شور باشد. با ساخت این حسگرها می توان رطوبت خاک های شور را با دستگاه TDR اندازه گیری نمود و در صورت مشاهده خطا می توان با ارائه مدل های واسنجی مناسب مقدار واقعی رطوبت خاک را به دست آورد. برای این منظور یک خاک ریزبافت از ایستگاه تحقیقات تکمه داش تهیه گردیده و با افزودن مقادیر متفاوتی از نمک به آن، نمونه خاک هایی با مقادیر رسانایی الکتریکی 20، 35 و 50 دسی زیمنس بر متر با تراکم طبیعی آماده شد. پس از تعیین نوع روکش مناسب برای پوشش دار نمودن میله حسگر رطوبتی که ماده پلیمری است، با آزمون و خطا، طول روکش مورد استفاده در میله وسطی حسگر رطوبتی برای خاک مذکور با شوری های یادشده در یک رطوبت مشخص تعیین گردید، که برابر طول میله حسگر رطوبتی بود. سپس حسگر های پوشش دار شده برای اندازه گیری دیگر رطوبت های خاک آزمایش شد و مدل های واسنجی مناسب به دست آمد. با وارد کردن مقدار رطوبت حجمی اندازه گیری شده به روش TDR در مدل ها می توان مقدار رطوبت خاک های ریزبافت شور را با دقت خوبی برآورد کرد.
کلید واژگان: روکش، حسگر رطوبتی، واسنجی، انعکاس سنجیSoil water content is measured by different methods, such as oven, gamma ray, and time reflectometry methods. Direct methods are time-consuming and lead to disturbance of the soil sample, and some indirect methods have risks of radioactive materials. Among these methods, the TDR method, which is one of the reflectometry methods, is a quick and safe method, and has received attention for this reason and gives acceptable results in soils with normal conditions. However, for saline soils, this method cannot measure water content accurately. The objective of this research was to make TDR sensors that can measure the water content of saline and fine-textured soils. By making these sensors, it would be possible to measure water content of saline soils by a TDR; and if an error is observed, the actual amount of soil water content can be obtained by providing suitable calibration models. For this purpose, a fine-textured soil was obtained from Tikmehdash Research Station and by adding different amounts of salt, soil samples with electrical conductivity of 20, 35 and 50 dS/m with natural density were prepared. Through trial and error, the type of coating suitable for covering the moisture sensor rod, which is a polymer material, was determined. Then, the length of the coating used in the middle moisture sensor rod was determined for the mentioned soil that had the prescribed salinities and water content. This length was equal to the length of the moisture sensor rod. Then, the coated sensors were tested to measure other soil water contents, and suitable calibration models were presented. Thus, by entering into the models the volumetric moisture content measured by TDR, the moisture content of fine-textured saline soils can be estimated with good accuracy.
Keywords: Coating, Moisture Sensor, Calibration, Reflectometry -
مدل های گیاهی برای بهینه سازی عوامل مدیریتی در محیط های متغیر استفاده می شود. در این مطالعه، مدل AquaCrop 6 در پیش بینی زیست توده و عملکرد محصول گندم پاییزه در سه سال زراعی در نیمه شمالی ایران و در منطقه قزوین به کار گرفته شد. داده های سال زراعی اول (1395-1394) برای واسنجی و داده های سال های دوم و سوم زراعی (1396-1395 و 1397-1396) برای صحت سنجی مدل به کاربرده شد. مقادیر اندازه گیری شده زیست توده و عملکرد دانه، جهت تعیین پارامترهای واسنجی در سال اول به کار رفت. مدل واسنجی شده دقت بالایی در شبیه سازی زیست توده، عملکرد دانه و بهره وری آب را نشان داد. مدل مقادیر زیست توده را با دقت بالاتری نسبت به عملکرد شبیه سازی نمود. در مرحله واسنجی، مقادیر ضریب باقی مانده (CRM)، میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، شاخص سازگاری (d) برای زیست توده به ترتیب 15/0-، 17/0، 92 درصد بود. این مقادیر در مرحله صحت سنجی برای زیست توده به ترتیب 1/0-، 24/0 و 92 درصد و برای عملکرد به ترتیب 03/0-، 06/0 و 80 درصد به دست آمد. با اجرای مدل در سناریوهای مختلف اقلیمی، تاریخ کشت و کم آبیاری مشخص شد حداکثر تاخیر در تاریخ کشت 15 آبان است. کاهش 25 درصدی آب آبیاری، عملکرد دانه در سال های مرطوب، نرمال و خشک را به ترتیب تا 15، 20 و 28 درصد و کاهش 50 درصدی آب آبیاری، مقدار آن را به ترتیب تا 20، 25 و 45 درصد کاهش داد. استفاده از مدل آکواکراپ، به عنوان روشی کم هزینه و با صرف زمان کم، گذر از اندازه گیری های سخت و زمان بر مزرعه ای را ممکن می سازد و به عنوان روشی مناسب در تخمین عملکرد گندم در منطقه مورد مطالعه پیشنهاد می شود.
کلید واژگان: آبیاری، بهره وری، زیست توده، واسنجیIntroductionThe agriculture sector, as the biggest consumer of water to produce more food, has faced the challenge of water shortage. One of the problems ahead in the agricultural industry is the sustainable use of available resources such as land, water, and labor to increase agricultural production and development, which requires proper planning and management policies. Plant models can be used to investigate the long-term effects of quantitative and qualitative changes in irrigation water on crops, soil salinity, evaporation and transpiration, deep infiltration, and surface runoff. One of the widely used plant models is the AquaCrop model, which was presented and developed by the World Food and Agriculture Organization. The Aquacrop model is one of the crop yield estimation models that can be used for a wide range of crops including fodder crops, vegetables, grains, fruits, oil crops, and tubers. In this model, the state of various stresses including water and soil salinity, simulation of lack of irrigation, and crop yield are considered. Various studies have been conducted regarding the calibration and validation of crop forecasting models in our country, and much research has been conducted on wheat at the global level. In this research, the AquaCrop model was used to predict the biomass and grain yield of wheat in Qazvin. This model can be a good substitute for field measurements and can be used in areas where there is a lack of ground information.
Materials and MethodsIn the present research, the data of water wheat cultivation in a lysimeter in Ismailabad, Qazvin were used. The input information of the AquaCrop model includes information on climate, soil, management, and plant characteristics. To calibrate and verify the model, some farm information was needed to be compared with the output of the AquaCrop model. The biomass of the wheat plant was determined by taking random samples of the 0.5×0.5 m2 with two replications per sampling hectare. To measure grain yield in the fields, four samples were taken at the end of the growing season at the end stage. The validated AquaCrop model was used to estimate the effect of three planting dates and three low irrigation conditions on wheat grain yield. In this step, the average regional information around the farms was used so that the implementation of the model is not unique to the conditions of a particular farm.
Results and DiscussionIn terms of the investigated meteorological factors, the model has moderate sensitivity to maximum and minimum temperature and low sensitivity to rainfall. The change in the maximum temperature in this region increases the error of the simulation on average. Regarding the soil parameters, the sensitivity of the model to the crop capacity moisture, wilting point, saturated moisture, and saturated hydraulic conductivity, especially in saturated conditions, is low to medium. The most sensitive of the AquaCrop model was the change in the reference harvest index. The model simulated biomass values with higher accuracy than yield. In the calibration stage, the values CRM, NRMSE, and d for biomass were -0.15, 0.17, and 92% respectively. These values were obtained in the validation stage for biomass -0.1, 0.24, and 92 % respectively, and for yield -0.03, 0.06, and 80 % respectively. By running the model in different climatic scenarios, it was determined that the maximum delay in the planting date is on November 15. A 25% reduction in irrigation water reduced grain yield in wet, normal, and dry years by 15%, 20%, and 28 %, respectively, and a 50 % reduction in irrigation water reduced its amount by 20, 25, and 45 %, respectively.
ConclusionEvaluation of the AquaCrop model for common plants in a region plays an important role in comparing crop performance in different conditions. In this research, the ability of AquaCrop 6 model to estimate the yield and biomass of wheat in Ismailabad Qazvin was investigated. The results showed that the model is capable of simulating these factors with high accuracy. The accuracy of the model in biomass simulation was higher than the grain yield. By implementing the calibrated model in different climatic scenarios, planting dates, and irrigation deficits in two regions, it was determined that to achieve optimal performance, the wheat planting date should not exceed 15 November. It was the use of calibration coefficients by spending a long time in the AquaCrop model so that a calibrated model can be used in many areas with proper accuracy. More accuracy in the simulated results can be achieved by using more calibration factors, but it is clear that the use of more calibration factors requires spending more time and money. Finding a general recalibrated model that can be used in large areas is a good solution in crop management at the farm-to-regional scale. Comparing the statistical parameters obtained in this study with previous studies on wheat yield modeling by the AquaCrop model shows that the results of this study are within an acceptable range.
Keywords: Biomass, Calibration, Irrigation, Productivity -
در اقلیم خشک و نیمه خشک ایران عواملی مانند تغییر اقلیم و کم آبی در کنار برداشت بیش از ظرفیت منابع آبی به خصوص منابع آب زیرزمینی باعث شده سطوح آب زیرزمینی کاهش یابد و در برخی مناطق شاهد رخدادهای غیرقابل جبرانی هم چون فرونشت باشیم. در نتیجه مدیریت و کنترل برداشت از منابع زیرزمینی قبل از وقوع بحران و رسیدن به سطح غیرقابل بازگشت لازم و ضروری است. در این راستا پایش و کنترل وضعیت آبخوان به وسیله مدل های رایانه ای از اهمیت بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر به مدل سازی و بررسی وضعیت کمی آب های زیرزمینی آبخوان مهیار جنوبی-دشت آسمان در حوزه آبریز گاوخونی به وسیله مدل عددی MODFLOW 2005 و نرم افزارGMS 10.4.5 پرداخته شده است. به همین منظور از آمار و اطلاعات 15 ساله منتهی به سال 1390 شرکت مدیریت منابع آب ایران و نیز اطلاعات تراز ارتفاعی مستخرج از داده های ماهواره ای برای مدل سازی آب زیرزمینی آبخوان مهیار جنوبی- دشت آسمان استفاده شد. پارامترهایی چون هدایت هیدرولیکی، ناهمسانی افقی هدایت هیدرولیکی (Anisotropy)، تغذیه (RCH) و آب دهی ویژه (SY) پس از استخراج از مدل مورد واسنجی قرار گرفت. تحلیل حساسیت هر یک از پارامترها نشان داد که مدل عددی نسبت به پارامترهای ناهمسانی افقی هدایت هیدرولیکی و هدایت هیدرولیکی بیش ترین تاثیرپذیری را دارد. برای تامین اعتبار مدل و سنجش دقت آن صحت سنجی صورت گرفت. با توجه به 125 ماهه بودن بازه مطالعاتی، صحت سنجی برای 25 درصد انتهایی دوره (1390-1386) انجام شد که خطای اندک در مرحله صحت سنجی موید دقت در واسنجی و صحت آب نمود سلول های شبکه ریاضی بود. در نهایت اعداد استخراجی از موتور FlowBudget سوار بر مدل واسنجی شده MODFLOW نشان داد که در دوره 125 ماهه شبیه سازی به شکل متوسط روزانه سهم مشخصی از ذخیره ثابت آبخوان کاسته شده است؛ به طوری که متوسط 5/7 متر افت تراز آب زیرزمینی را طی این دوره در آبخوان شاهد هستیم و بیش ترین افت مربوط به قسمت شرقی آبخوان بوده است.
کلید واژگان: آب زیرزمینی، آبخوان مهیار جنوبی، منابع آب، واسنجیIntroductionToday, fresh water sources are very important in human life. During the past years, population growth, development of industries, and agriculture have increased the need for water and subsequently increased the withdrawal from groundwater sources. This increase in withdrawal has occurred without considering the capacity of the aquifers. While logically, the exploitation of an aquifer should be limited to its dynamic storage, in most regions, the static reserves of aquifers have been used to a large extent, and it seems impossible to return these aquifers to their original state. The dynamic storage of the aquifer is actually a part of the storage volume of the aquifer, which has fluctuations, and by examining and determining these fluctuations, it is possible to estimate the permissible amount of exploitation of the aquifer. But the static storage of the aquifer, which is very important, is among the old and stable storage that has been stored for many years. The use of static aquifer storage causes events such as subsidence. The drying up and lack of water in many aqueducts, springs, and extraction wells across the country is one of the consequences of the overexploitation of groundwater resources. In the arid and semi-arid climates of Iran, factors such as climate change and water scarcity, along with overexploitation of water resources, especially groundwater resources, have caused the groundwater levels to decrease. In some areas, we are witnessing irreparable subsidence. As a result, it is necessary to manage and control the extraction of groundwater resources before the crisis occurs and reaches an irreversible level. In this regard, monitoring and controlling the condition of the aquifer using computer models is essential.
Materials and MethodsIn the present study, the modeling and quantitative investigation of the groundwater condition of the South Mehyar-Dasht Asman aquifer in the Gavkhoni catchment area has been done by the MODFLOW 2005 model and groundwater modeling system )GMS 10.4.5( software. GMS software is one of the few with good performance and has been used in groundwater studies in many countries worldwide. This software simulate groundwater both quantitatively and qualitatively. The MODFLOW (Modular Ground Water Flow) model is used to simulates groundwater flow in aquifers with specific boundary conditions, assuming the necessary values for hydraulic conductivity and other aquifer parameters. The program allows the user to select only the modules needed to study the desired system for specific hydrogeological processes and activate or deactivate a particular part. These features have made the MODFLOW model the most efficient and accessible groundwater model today. For this purpose, the statistics and information from 15 years ending in 2013 of the Iran Water Resources Management Company and topographical information extracted from satellite data have been used to model the groundwater of the South Mehyar-Dasht Asman aquifer.
Results and DiscussionAfter running the model, the parameters of hydraulic conductivity, anisotropy, or HANI, RCH, SY, and parallel lines of the groundwater level were obtained. In the next stage, or the calibration stage, the model was calibrated by the parameters mentioned to minimize the difference between the observed water level and the calculated water level. In the sensitivity analysis stage, the calibrated value of the parameters is systematically changed to determine the model's sensitivity to the parameters. In this stage, it was found that the model received the most influence from the parameters of anisotropy and hydraulic conductivity. To validate the model and measure its accuracy, validation was done. The RMS error was 2.21, which is a good value, but for more certainty, the RMSE was also calculated, and its value was 23 %, which is very appropriate considering the long-term simulation period. Finally, the numbers extracted from the FlowBudget engine based on the calibrated MODFLOW model revealed that during the 12-month simulation period, a particular share of the aquifer's fixed storage was reduced on a daily average basis, resulting in an average drop of 7.5 m in the aquifer's groundwater level during this period. We see that the most significant drop is related to the eastern part of the aquifer.
ConclusionIn this research, the South Mehyar-Dasht Asman aquifer was simulated and modeled by the MODFLOW model and GMS software, and the groundwater level was investigated during the simulation period. The model was calibrated to reduce the difference between the observed and the calculated water level. The sensitivity analysis section also examined the influence of the model parameters. Validation was also done to increase the accuracy of the model's performance. The coefficient of determination or R-squared correlation was 0.9971, which seems to be a good number compared to other studies. The results showed that the water withdrawal is greater than the aquifer's recharge, and a specific volume of the aquifer storage is always reduced during the simulation period, which caused a drop of 7.5 m in the groundwater level. The groundwater level of the South Mehyar-Dasht Asman aquifer continuously decreases from the western part to the eastern region, and the lowest groundwater level is related to the east part of this aquifer. Declining groundwater levels, water shortage conditions, and overexploitation, increase the risk of subsidence, which is an irreversible event. To prevent this from happening, the amount of water taken from the aquifer should be proportional to its capacity, and control and management measures should be carried out on a large scale. Computer models and up-to-date methods help to maintain and manage these water resources as well as possible. Factors such as the dryness of the Zayandehroud River, excessive harvesting, and lack of water have led to the aggravation of the adverse environmental effects of the Gavkhoni International Wetland, and this has increased the importance of simulating the existing aquifers in this basin. Due to the fact that no study has been done on the simulation of the groundwater of South Mehyar aquifer-Dasht Asman and also the duration of the simulation period is 15 years, this research can be a basis for future studies and provide the possibility of comparison with other studies.
Keywords: Calibration, groundwater, South Mehyar aquifer, water resources -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و هفتم شماره 4 (پیاپی 106، زمستان 1402)، صص 203 -217
تغییرات کاربری اراضی یکی از عوامل اصلی تغییر در میزان رواناب سطحی حوزه های آبخیز بوده که بررسی آن برای کاهش خسارات حاصل از سیل (جانی و مالی) و اعمال مدیریت صحیح در حوزه های آبخیز ضروری است. این در حالیست که حوضه آبخیز نهر اعظم در شمال کلان شهر شیراز واقع شده و در سال های قبل شاهد لطمات جانی و مالی فراوان به ساکنین شیراز در اثر سیل بوده ایم. پژوهش حاضر به منظور بررسی رابطه تغییر کاربری با میزان رواناب حوضه آبخیز نهر اعظم شهر شیراز با مساحت 94463 هکتار بوده که با استفاده از مدل SWAT در بازه زمانی 2020-2004 انجام شده است. مدل با استفاده از داده های سال 2004 تا 2014 واسنجی و از سال 2015 تا 2020 اعتبارسنجی شده و از تصاویر ماهواره ای لندست مربوط به سال های 2003 و 2020 استفاده شد. این تصاویر بعد از انجام پیش پردازش های ضروری با استفاده از روش طبقه بندی نظارت شده به 6 کاربری اصلی طبقه بندی شده و با استفاده از روش زنجیره مارکوف برای سال 2040 نقشه کاربری اراضی تهیه شد. سپس با مدل واسنجی شده، تاثیر تغییر کاربری سال 2003 و 2040 روی میزان رواناب شبیه سازی شده، ارزیابی شد. نتایج مرحله واسنجی حوضه آبخیز نهر اعظم برای مقادیر پارامترهای آماری برای ضریب تبیین، P-Facor وR-Facor به ترتیب 0/77، 0/72، 2/43 و برای مرحله اعتبارسنجی این پارامترهای آماری به ترتیب 0/69، 0/65 و 2/3 به دست آمد. تحلیل نقشه کاربری نشان می دهد که بیشترین تغییر کاربری موجود در منطقه، مربوط به تبدیل مراتع به زمین کشاورزی آبی (142 هکتار) و اراضی شهری (4854 هکتار) بوده که موجب کاهش مراتع می شود. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی مدل با به کارگیری نقشه های کاربری سال های 2003 و 2040 نشان می دهد میزان رواناب به طورکلی 33 درصد کاهش می یابد. نتایج نشان داد که اگر همه عدم قطعیت ها کمینه شود، مدل SWAT واسنجی شده به خوبی می تواند نتایج شبیه سازی هیدرولوژی قابل قبولی در ارتباط با کاربری اراضی ایجاد کند که برای مدیران منابع طبیعی و آب و محیط زیست و سیاستمداران و مدیران شهری شیراز مفید باشد.
کلید واژگان: رواناب، کاربری اراضی، تغییرات اقلیمی، زنجیره مارکوف، مدل SWAT، اعتبارسنجی، واسنجیLand use changes are one of the main factors in the amount of surface runoff changes in watersheds. Therefore, it is necessary to investigate it to reduce the damages (human and financial) caused by floods and to modify watershed management. The watershed of Nahre Azam is located in the north of Shiraz city and a lot of loss of life and money to the residents of Shiraz due to floods has occurred in previous years. The present research was conducted to investigate the relationship between land use change and runoff in the Nahre Azam watershed in Shiraz using the SWAT model in the period of 2004-2020. The model was calibrated using data from 2004 to 2014 and validated for 2015 to 2020. These images were classified into 6 main land uses using the supervised classification method after performing necessary pre-processing, and a land use map was prepared for 2040 using the Markov chain method. Then, the effect of the land use change in 2003 and 2040 on the amount of simulated runoff was evaluated with the recalibrated model. The calibration results of Nahre Azam watershed for the values of statistical parameters in the calibration step for the coefficient of determination, P-Facor and R-Facor are 0.77, 0.72, and 2.43, respectively, and for the validation step we obtained 0.69, 0.65, and 2.3 respectively. The analysis of the land use map showed that the main land use change in the region related to the conversion of pastures to agricultural land and urban land, which caused a decrease in pastures. Also, the results of the model simulation using the land use maps of 2003 and 2040 indicated that the amount of runoff decreased. The results revealed that if all the uncertainties are minimized, the calibrated SWAT model can produce acceptable hydrological simulation results for the user, which is useful for water resource and environmental managers and politicians as well as city managers of Shiraz.
Keywords: Runoff, Land use, Climate change, Markov chain, SWAT model, Calibration, Validation -
به دلیل محدودیت های ذاتی در مدل های اقلیمی، خروجی آن ها نسبت به مقادیر مشاهداتی دارای اریب قابل توجهی است که می تواند منجر به ارائه پیش نگری های اقلیمی غیرقابل اعتماد گردد. در مطالعه حاضر عملکرد 10 مدل اقلیمی از مجموعه مدل های CMIP6 در شبیه سازی بارش دوره های واسنجی (2005-1986) و صحت سنجی (2014-2006) برای محدوده مطالعاتی رفسنجان مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور اصلاح بارش شبیه سازی شده، روش های مختلف تصحیح اریبی نگاشت چندکی در این دو دوره اعمال شده و ارزیابی عملکرد مدل های مختلف، روش ها و رویکردهای تصحیح اریبی نگاشت چندکی با استفاده از معیارهای آماری NSE، PBIAS، MAE و KGE و دیاگرام تیلور انجام شد. در نهایت، بارش شبیه سازی شده از مدل منتخب برای دوره پیش نگری تحت سناریوهای SSP1-2.6، SSP2-4.5 و SSP3-7.0 استخراج و این مقادیر با استفاده از روش مناسب تصحیح اریبی اصلاح شدند. نتایج نشان داد که مدل MPI-ESM1-2-LR قابلیت بالایی در شبیه سازی بارش در دوره های واسنجی و صحت سنجی نسبت به سایر مدل های اقلیمی دارد. نتایج ارزیابی عملکرد روش های تصحیح اریبی نگاشت چندکی نیز عملکرد بهتر روش bernlnorm را نسبت به سایر روش ها در اصلاح بارش شبیه سازی شده در هر دو دوره توسط مدل های اقلیمی نشان داد. همچنین، ماحصل ارزیابی رویکردهای نگاشت چندکی NTP، PT و DDT در این دوره ها حاکی از توانمندی بالای رویکردهای NTP و PT نسبت به رویکرد DDT بود. مطالعه حاضر می تواند به بهبود اعتبار پیش نگری های اقلیمی آینده با استفاده از مدل های اقلیمی CMIP6 کمک کند.کلید واژگان: تغییر اقلیم، دوره پیش نگری، صحت سنجی، محدوده مطالعاتی رفسنجان، واسنجیDue to inherent limitations of global climate models, their outputs are significantly biased in comparison to observed values which could provide unreliable climate projections. This study evaluates the performance of 10 global climate models of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) for simulating precipitation in the Rafsanjan study area over calibration (1986-2005) and validation (2006-2014) period. For correcting simulated precipitation, various quantile mapping-based bias correction methods applied in these two periods. Evaluating the performance of various climate models and quantile mapping-based bias correction methods and approaches is carried out through multiple statistical metrics including NSE, PBIAS, MAE, and KGE as well as Taylor's diagram. Finally, simulated precipitation of selected model extracted for projection period under SSP1-2.6, SSP2-4.5 and SSP3-7.0 scenarios and corrected by suitable bias correction method. Results showed that the MPI-ESM1-2-LR model has better performance in simulating precipitation over calibration and validation periods compared to other climate models. The results of evaluating the performance of quantile mapping-based bias correction methods in both periods also showed that bernlnorm method performs better than others for the correction of simulated precipitation by climate models. In addition, the evaluation results of quantile mapping approaches including NTP, PT, and DDT in these periods demonstrated that NTP and PT have an acceptable performance compared to the DDT approach. Present study can help to improve the credibility of future climate projections using CMIP6 climate models.Keywords: calibration, climate change, Projection Period, Rafsanjan study area, validation
-
این تحقیق به منظور واسنجی مدل HYDRUS-2D و شبیه سازی الگوی توزیع رطوبتی خاک در آبیاری نواری تیپ در کشت نشایی چغندرقند با و بدون مالچ انجام شد. پژوهش حاضر طی فصل زراعی 1398-1397 در 14 کرت (7 کرت با مالچ و 7 کرت بدون مالچ) با 2 ردیف نوار تیپ به آرایش 50*40 اجرا شد. از 12کرت برای اندازه گیری رطوبت خاک به روش وزنی و از دو کرت برای نصب لوله های دسترسی دستگاه PR2 به-منظور پایش توزیع رطوبت خاک در فواصل مختلف از نوار تیپ و در عمق های 10، 20، 30، 40، 60 و 100 سانتی متر از سطح خاک استفاده شد. واسنجی دستگاه PR2 در دور آبیاری 7 روز و 6 نوبت آبیاری انجام شد. نتایج واسنجی نشان داد که پارامترهای پیش فرض6/1 a0= و 4/8 a1= پیشنهاد شده توسط شرکت سازنده PR2برای بافت لومی مزرعه جوابگو نبوده و برای تحقیق حاضر، پارامترهای a0 و a1 برای رطوبت های بیشتر از ظرفیت زراعی به ترتیب به 8/1 و 3/8 و برای رطوبت های کمتر از ظرفیت زراعی به ترتیب به 2/1 و 6/8 اصلاح شد. بعد از واسنجی، از دستگاهPR2 برای اندازه گیری رطوبت در پنچ نوبت آبیاری و هر آبیاری به مدت 6 ساعت، در حین آبیاری و پس از آن تا آبیاری بعدی استفاده شد. نتایج صحت سنجی مدل HYDRUS -2D در پنج نوبت آبیاری با و بدون مالچ (با مقادیر میانگین قدر مطلق خطا (MAE) کمتر از 035/0، جذر متوسط مربعات خطا (RMSE) کمتر از 042/0، ضریب همبستگی (R) بالای 70/0 و مجموع مربعات خطا (SSQ) کمتر از 41/0) نشان از عملکرد مناسب مدل در شبیه سازی رطوبت حجمی خاک دارد. در شرایط کاربرد مالچ به شرطی که پارامترهای هیدرولیکی خاک برای این حالت نیز واسنجی شود، مدل همان کارایی را خواهد داشت. مدل HYDRUS-2D به دلیل شبیه سازی خوب حین و بعد از آبیاری برای طراحی، انتخاب آرایش نوار تیپ و مدیریت آبیاری نوار تیپ پیشنهاد می شود.
کلید واژگان: بقایای گیاهی، دستگاهPR2، مقدار رطوبت خاک، مدل ریاضی، واسنجیThis study aimed to calibrate the HYDRUS-2D model for simulating soil moisture distribution under tape irrigation in transplanting sugar beet, with and without mulching. The research was carried out during the cropping seasons 2017-2018 in 14 plots (7 plots with mulch and 7 plots without mulch) with 2 rows of 40x50 tape. To monitor soil moisture distribution, soil samples were collected from 12 plots, and access tubes of the PR2 device were installed at depths of 10, 20, 30, 40, 60, and 100 cm in two plots. The PR2 device was calibrated for a 7- day irrigation frequency and 6 irrigations. The calibration results showed that the default parameters a0=1.6 and a1=8.4 proposed by the PR2 manufacturing company were not appropriate for the loam-textured soil of the study area. For this research, a0 and a1 were modified to 1.8 and 8.3 for soil water contents higher than the filed capacity and to 1.2 and 8.6 for soil water contents lower than the field capacity, respectively. The PR2 device was then used to measure soil moisture contents for five irrigations (6 hours each irrigation), during and after irrigation until the next irrigation. The results showed that the HYDRUS-2D model performs appropriately in simulating soil water content in five irrigation intervals with and without mulch application. The mean absolute value of error (MAE) was less than 0.035, root mean square error (RMSE) was less than 0.042; correlation coefficient (R) was above 70%, and the sum of squared error (SSQ) was less than 0.41 percent. If the hydraulic parameters of the soil were recalibrated for the use of mulch, the HYDRUS-2D model provided the same efficiency. Therefore, the HYDRUS-2D model is recommended for designing and managing tape irrigation due to its good simulation during and after irrigation.
Keywords: Plant residues, PR2 device S, oil water content, Mathematical model, Calibration -
بهره برداری و حفاظت از منابع آب به ویژه منابع آب زیرزمینی بسیار حایز اهمیت است. مدیریت منابع آب، نیازمند شناخت دقیق خصوصیات آبخوان، تنش های وارده به آن و در نهایت بیلان آب زیرزمینی است. مدل های شبیه ساز کمک شایانی به مدیران برنامه ریز جهت تعیین میزان بهره برداری از آبخوان برای استفاده بلند مدت و پایدار می نمایند. بدین منظور تغییرات تراز آبی آبخوان دشت کاشان در دوره آماری 1387-1397 توسط مدل GMS برای 125 دوره تنش شبیه سازی شد. مدل در دو حالت دایمی و غیر دایمی برای دوره (1395-1387) واسنجی و برای دوره (1397-1395) صحت سنجی شد. نتیجه، افت آب زیرزمینی به میزان 4.4 متر در طول 10 ساله مطالعاتی بود. برای پیش بینی رفتار آبخوان در آینده نزدیک، سطح ایستابی تا سال 1407 شبیه سازی شد. به جهت واقع شدن این دشت در کمربند خشک اقلیمی و رخ داد تغییر اقلیم و نبود بارش موثر جهت تغذیه مناسب آبخوان، در این مطالعه تمرکز بر روی مدیریت برداشت از آبخوان بود و بدین جهت، سه سناریوی، برداشت با روند کنونی، 15 درصد افزایش و 15 درصد کاهش در برداشت تعریف و شبیه سازی انجام شد. نتایج به ترتیب افت 87/9 ، 90/11 و 99/6 متری در پایان سال 1407 را نشان داد.
کلید واژگان: مدل شبیه ساز آب زیرزمینی، سطح ایستابی، بهره برداری پایدار، GMS، واسنجیExploitation, management and protection of water resources, especially groundwater resources, are very important. The management of water resources requires accurate knowledge of the characteristics of the aquifer, the tension to it and finally the groundwater balance. Simulation models help planning managers to determine the amount of aquifer utilization for long-term and sustainable use. For this purpose, changes in the water level of the Kashan plain aquifer in the statistical period of 1387-1397 were simulated by the GMS model for 125 stress periods. The model was calibrated in two permanent and non-permanent modes for a period of 94 months (1387-1395) and validated for a period of 31 months (1395-1397).The result was a drop of 4.4 meters of groundwater during the 10-year study period. To predict the behavior of the aquifer in the near future, the reservoir level was modeled until 1407. Due to the location of this plain in the climatic dry belt and the occurrence of climate change and the lack of effective rainfall to properly charge the aquifer, in this study the focus was on the management of extraction from the aquifer and according to these three scenarios, extraction with the current trend,15% increase and 15% reduction definition and simulation was done. The simulation results of these three scenarios showed a drop of 9.866, 11.895 and 6.993 meters at the end of 1407 respectively.
Keywords: Groundwater simulation model, Water table, Sustainable exploitation, GMS, calibration -
امروزه فعالیت های بشری یکی از مهم ترین چالش ها در مسایل مرتبط با کیفیت منابع آب است که در حال حاضر یکی از تهدیدهای مدیریت در بخش بهره برداری بشمار می رود. این موضوع ضرورت شناسایی و ارزیابی منابع آب را از دیدگاه های مختلف خواهد داشت که یکی از این رویکردها، آسیب پذیری منابع آب است. این مطالعه به ارزیابی آسیب پذیری منابع آب با تلفیق دو شاخص آسیب پذیری DRASTIC در بخش آبخوان و شاخص آسیب پذیری WRASTIC در بخش ارتفاعات منطقه آستانه-کوچصفهان می پردازد. در این مطالعه پس از ارزیابی آسیب پذیری با شاخص های مربوطه از دو روش آنتروپی و تحلیل سلسله مراتبی برای واسنجی براساس حداکثرسازی همبستگی با غلظت نیترات انجام گرفت. بررسی نتایج نشان داد که بیشترین اهمیت در هر دو شاخص بر اساس وزن های واسنجی شده شامل کاربری صنعتی در شاخص WRASTIC و عمق آب زیرزمینی در شاخص DRASTIC است. بررسی نتایج واسنجی نشان داد که میزان همبستگی نیترات با شاخص آسیب پذیری DRASTIC با روش AHP مقدار 61/0 و شاخص WRASTIC با روش شانون آنتروپی مقدار 58/0 بدست آمد. همچنین نتایج واسنجی نشان داد که شاخص WRASTIC بین مقادیر 17 تا 46 و شاخص DRASTIC بین 119 تا 180 متغیر است. براساس نتایج تلفیقی در بخش غربی و شرقی ارتفاعات، میزان آسیب پذیری با استفاده از شاخص WRASTIC کمتر و در بخش غربی آبخوان نسبت به بخش شرقی آسیب پذیری بالاتری وجود دارد.
کلید واژگان: آسیب پذیری، شاخص DRASTIC، شاخص WRASTIC، واسنجیToday, human activities are one of the most important challenges in issues related to the quality of water resources, which is currently considered one of the management threats in the exploitation sector. This issue will require the identification and evaluation of water resources from different perspectives, of which the vulnerability of water resources is one. This study evaluates the vulnerability of water resources by combining two DRASTIC vulnerability indices in the aquifer sector and WRASTIC vulnerability index in the upland sector of Astana-Kuchsefahan region. In this study, after assessing the vulnerability with the relevant indicators, two methods of entropy and hierarchical analysis were used for scaling based on maximizing the correlation with nitrate concentration. The results showed that the most importance in both indices based on recalibrated weights include industrial use in the WRASTIC index and underground water depth in the DRASTIC index. The analysis of the calibration results showed that the correlation of nitrate with the DRASTIC vulnerability index using the AHP method was 0.61 and with the WRASTIC index was 0.58 using the Shannon entropy method. Also, the measurement results showed that the WRASTIC index ranges from 17 to 46 and the DRASTIC index ranges from 119 to 180. Based on the consolidated results in the western and eastern parts of the highlands, the level of vulnerability using the WRASTIC index is lower and there is a higher vulnerability in the western part of the aquifer compared to the eastern part.
Keywords: Vulnerability, DRASTIC index, WRASTIC index, calibration -
استفاده صحیح و بهینه از منابع آب و مدیریت علمی آن ها امری بسیار حیاتی بوده و ازاین رو انتخاب روش مناسب آبیاری می تواند در صرفه جویی آب در بخش کشاورزی کمک شایانی نماید. در این پژوهش تاثیر انتخاب روش آبیاری مناسب بر شبیه سازی عملکرد محصول چغندرقند با استفاده از مدل AquaCrop بررسی شد. به این منظور، تاثیر دو روش آبیاری قطره ای (تیپ) و شیاری و سه سطح آبیاری (50%، 75% و 100% نیاز آبی گیاه) بر عملکرد گیاه چغندرقند در منطقه سرایان-آیسک بررسی شد. این پژوهش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در سال زراعی 1401-1400 انجام شد. نتایج نشان داد که اثر روش آبیاری بر روی قطر برگ، طول برگ، وزن برگ ها، قطر غده، طول غده و وزن غده چغندرقند معنیدار بود. برای هر صفت، تاثیر آبیاری قطره ای نسبت به آبیاری شیاری افزایش معنی داری داشت و در نهایت برتری روش آبیاری قطره ای نسبت به شیاری مشاهده شد. سپس عملکرد دانه و بیوماس با استفاده از مدل AquaCrop شبیه سازی شد و مقادیر شبیه سازی شده با استفاده از داده های مشاهداتی واسنجی و صحت سنجی شد. واسنجی با استفاده از تکرارهای دو سطح تنش 100% و 50% و صحت سنجی با استفاده از تعداد تکرار سطح تنش 75% و همچنین سطح تنش 100% در سال زراعی 1401 انجام شد. ضرایب انحراف جذر میانگین مربعات (RMSE)، NRMSE، RD و R2 حاصل از مقادیر واسنجی مدل نشان داد که مقادیر شبیه سازی شده و مقادیرصحت سنجی به یکدیگر نزدیک می باشند و این مقادیر در آبیاری قطره ای نسبت به آبیاری شیاری دقت بیشتری دارد. همچنین مقادیر صحت سنجی دو روش آبیاری نیز نشان دهنده توانایی مدل AquaCrop در شبیه سازی عملکرد دانه و زی توده(بیوماس) است.
کلید واژگان: مدل گیاهی، واسنجی، تنش خشکیOptimal use and management of water resources is very important. Also, choosing the appropriate irrigation method plays a vital role in saving water consumption in the agricultural sector. Therefore, in the current research, the effect of the irrigation method on the simulation of sugar beet yield was investigated using the AquaCrop model. In this study, the effect of two methods of drip irrigation (tape) and surface irrigation (furrow) and three levels of irrigation water (50%, 75%, and 100% of the plant's water requirement) on the yield of sugar beet plants was investigated in Sarayan-Ayask region, Iran. A factorial experiment was conducted based on a completely randomized design with 4 replications in 2021-22. The results showed that irrigation method had a significant effect on leaf diameter, leaf length, leaf weight, tuber diameter, and tuber length and weight of sugar beet tuber. Also, according to the results, drip irrigation had greater effect than furrow irrigation on the studied traits. Then, the grain and biomass yield was simulated using the AquaCrop model and the simulated values were calibrated and verified using observational data. Calibration was done using two replications of 100% and 50% stress levels, and validation was done using the replication of 75% stress level. The NRMSE, RMSE, RD and R2 coefficients of the model calibration values showed that the simulated and validated values were close to each other and these values were more precise in drip irrigation than in furrow irrigation. Validation values of two irrigation methods also showed the ability of model in simulating grain yield and biomass.
Keywords: plant model, Calibration, Drought Stress -
زمینه و هدف
نظر به اهمیت تعیین رفتار گیاهان در شرایط کمبود آب لازم است تا ضرایب حساسیت گیاه به آب در مراحل مختلف رشد گیاهان تعیین شود. کمبود آب در دشت سیستان، یک مسیله جدی و دارای اهمیت است به گونه ای که عدم تامین آب رودخانه مرزی هیرمند که تنها منبع تامین آب منطقه است منجر به نابودی کشاورزی می شود. پایین بودن امکان افزایش منابع جدید آب و ضرورت افزایش تولیدات کشاورزی از منابع آب محدود در این منطقه، استفاده از روش های علمی مناسب برای افزایش بهره وری آب کشاورزی را می طلبد. همچنین تغییر الگوی کشت و جایگزینی محصولات پردرآمد در سال های اخیر در مناطق خشک بسیار موردتوجه کشاورزان قرارگرفته است. هدف از این پژوهش بررسی اثرات تنش آبی بر رفتار گیاه سیر در شرایط کم آبی است تا با واسنجی تابع تولید این گیاه ضرایب واکنش عملکرد در شرایط کمبود آب به دست آید.
روش پژوهشدر این مطالعه گیاه سیر در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در سال های 1398 و 1399 در استان سیستان و بلوچستان اجرا شد. تیمارها بر اساس سطح تنش نسبت به شاهد 30، 35، 40، 45، 50، 60 و 70 درصد نیاز آبی اعمال شدند. این ایستگاه در 20 کیلومتری جنوب شرقی شهر زابل واقع در طول جغرافیای 61 درجه و 41 دقیقه و عرض جغرافیای 30 درجه و 54 دقیقه در منطقه سیستان قرار دارد. ارتفاع ایستگاه از سطح دریا 483 متر، میانگین بارندگی سالیانه 55 میلی متر و میزان تبخیر سالیانه 4500 تا 5000 میلی متر است و این منطقه دارای اقلیم بسیار خشک با تابستان بسیار گرم و زمستان ملایم می باشد. مساحت قطعه آزمایشی برابر 750 مترمربع (15×50) انتخاب گردید برای کاشت سیر رقم چینی قبل از کاشت بستر با کود حیوانی تقویت شد و پس از گاو رو شدن بر اساس آزمون خاک کود به میزان 300 کیلوگرم فسفات پتاسیم، 200 کیلوگرم فسفات تریپل و 100 کیلوگرم اوره به خاک اضافه گردید. سپس شخم و دیسک و درنهایت تسطیح شد. در دهه دوم مهرماه جهت کاشت سیر رقم چینی شیارهایی به فاصله 20 سانتیمتر و عمق 5 سانتیمتر با بیلچه ایجاد و غده سیرها به فاصله 8 سانتیمتر بر روی ردیف های کشت گردید. اطلاعات گیاهی شامل دوره های رشد، قطر غده، تعداد حبه، ارتفاع گیاه و مقادیر عملکرد سیر نیز اندازه گیری شد. سپس بر اساس اطلاعات به دست آمده دو تابع تولید تافته و ریس موردبررسی قرار گرفتند و ضرایب حساسیت گیاه در دوره رشد تعیین شد.
یافته هابیشترین عملکرد سیر در مطالعه 8240 کیلوگرم در هکتار بوده است که برای تولید آن 833 میلی متر آب مصرف شد. برای واسنجی ضریب حساسیت گیاه سیر از داده های سال اول استفاده شد و پس از واسنجی دو تابع تولید ریس (Raes) و تافته (Tafteh)، مقادیر ضریب حساسیت گیاه سیر ارایه شد. این ضریب در بازه 5/0 تا 2/1 در دوره های مختلف رشد گیاه سیر متفاوت بود که منحنی تغییرات آن ارایه شد. ارزیابی روش ریس در سال دوم با مقدار ریشه میانگین مربعات خطا 1302 کیلوگرم در هکتار و مقدار نرمال شده آن حدود 23 درصد بود.
نتایجدر مقایسه دو روش مورداستفاده درروش تافته و همکاران، مقدار ریشه میانگین مربعات خطا 485 کیلوگرم در هکتار و مقدار نرمال شده آن حدود 11 درصد به دست آمد. ازاین رو، روش تافته در تعیین عملکرد سیر در شرایط تنش آبی توصیه می شود.
کلید واژگان: ارزیابی، تابع تولید، دوره رشد، واسنجیBackground and AimDue to the importance of determining the behavior of plants in water shortage conditions, it is necessary to determine the coefficients of plant sensitivity to water at different stages of plant growth. Water shortage in the Sistan plain is a serious and important issue, so that the lack of water supply to the Helmand border river, which is the only source of water supply in the region, leads to the destruction of agriculture. The low possibility of increasing new water resources and the need to increase agricultural production from limited water resources in this region requires the use of appropriate scientific and technical methods to increase the productivity of agricultural water consumption. Also, changing the pattern of cultivation and replacement of high-income crops in recent years in arid areas has received much attention from farmers. The purpose of this study is to investigate the effects of water stress on the behavior of garlic in dehydrated conditions to calibrate the production function of this plant to obtain yield response coefficients in conditions of water shortage.
MethodIn this study, garlic plant was implemented in the form of a randomized complete block design with three replications in 1398 and 1399 in Sistan and Baluchistan province. Treatments were applied based on stress levels compared to control 30, 35, 40, 45, 50, 60 and 70% of water requirement. This station is located 20 km southeast of Zabol city at latitude 61 degrees and 41 minutes and latitude 30 degrees and 54 minutes in Sistan region. The altitude of the station is 483 meters above sea level, the average annual rainfall is 55 mm and the annual evaporation rate is 4500 to 5000 mm. This region has a very dry climate with very hot summers and mild winters. The area of the experimental plot was equal to 750 square meters was selected for planting garlic of Chinese cultivar before planting the bed was reinforced with animal manure and after growing based on soil fertilizer test, 300 kg of potassium phosphate, 200 kg of triple phosphate and 100 kg. One kilogram of urea was added to the soil. Then plow and disc and finally leveled. On the 24th of October, grooves were planted with a shovel at a distance of 20 cm and a depth of 5 cm to plant garlic of Chinese cultivar, and garlic tubers were planted at a distance of 8 cm on the rows. Then, based on the obtained information, the two functions of Tafteh and Raes production were investigated and yield response factors were determined during the growing period.
ResultsComparing the two methods used the highest yield of garlic in the study was 8240 kg / ha, for the production of which 833 mm of water was used. The data of the first year were used to calibrate the yield response factors of garlic and after calibrating the two production functions of Raes and Tafteh, the values of the yield response factors of garlic were presented. This coefficient was different in the range of 0.5 to 1.2 in different periods of garlic plant growth, the change curve was presented. Evaluation of Rice method in the second year with root mean square error of 1302 kg / ha and normalized value was about 23%.
ConclusionIn the method of Tafteh the mean root mean square error was 485 kg / ha and the normalized value was about 11%. Therefore, the method of Tafteh is recommended in determining the yield of garlic under water stress conditions.
Keywords: Calibration, Evaluation, growth period, production function -
معادله پنمن مانتیث فایو56 (FAO-56 PM) به عنوان یک روش استاندارد برای برآورد تبخیرتعرق مرجع (ETO) در اقلیم های مختلف پیشنهاد شده است. برای برآورد تابش کلی خورشید (Rs)، به عنوان یکی از ورودی های ضروری این معادله، از مدل های متفاوتی استفاده می شود. این مطالعه به منظور واسنجی و اعتبارسنجی 4 مدل برآورد Rs (آنگستروم-پریسکات، هارگریوز-سامانی، موبیرو و همکاران و چن و لی) در ایستگاه های اهواز (با اقلیم خشک) و همدان (با اقلیم نیمه خشک) در دوره اقلیمی 1992-2020 و تاثیر آنها بر برآورد ETO انجام شد. ضرایب این مدل ها توسط الگوریتم هوشمند جهش قورباغه (SFLA) واسنجی شدند. برای بررسی عملکرد این مدل ها، مقادیر Rs برآورد شده با اندازه گیری شده مقایسه شد. بر اساس آماره های ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تعیین (R2) و ضریب نش-ساتکلیف (NS)، در ایستگاه اهواز مدل آنگستروم-پریسکات با داشتن کمترین خطا 929/1=RMSE، 918/0=R2 و 896/0=NS، و در ایستگاه همدان مدل موبیرو و همکاران با داشتن 875/0=R2 ، و 925/2= RMSEو 860/0=NS، بهترین عملکرد را در برآورد تابش خورشیدی داشته اند. درصد اختلاف ETO محاسبه شده توسط Rs برآورد شده در مقایسه با Rs اندازه گیری شده در دو ایستگاه در همه مدل ها، کاهشی در حدود 20% نشان داد.کلید واژگان: تابش خورشید، واسنجی، اعتبارسنجی، پنمن مانتیث فائو، SFLAThe FAO Penman-Monteith (FAO-56 PM) model is proposed as a standard model to estimate reference evapotranspiration (ETO) in various climates. Different models are used to estimate the total solar radiation (Rs) as one of the essential inputs of this model. This study aimed to calibrate and validate four Rs estimation models (Ångström-Prescott, Hargreaves-Samani, Mubiru et al., and Chen and Li) in Ahvaz (with arid climate) and Hamedan (with semi-arid climate) stations during the 1992-2020 climate period and the effect of these models on the ETO estimation. The coefficients of these models were calibrated by the intelligent shuffled frog leaping algorithm (SFLA). To evaluate the efficiency of these models, the estimated Rs values were compared with measured values. Based on the root mean square error (RMSE), the coefficient of determination (R2) statistics and Nash-Sutcliffe, the A-P model with RMSE=1.929, R2=0.918, NS=0.896 and Mobiro et al. model with RMSE=2.925, R2=0.875, NS=0.860 showed better performance than the other models in Ahvaz and Hamedan stations, respectively. A decrease of about 20% was observed in the percentage of ETO difference between, the calculated and the estimated Rs compared to the measured Rs in 2 stations at all of the models.Keywords: Total solar radiation, Calibration, Validation, FAO Penman-Monteith, SFLA
-
سطح بزرگی از اراضی کشور تحت تاثیر شوری و ماندابی بوده و این میزان رو به افزایش است. در مناطقی که سفره آب شور و شیرین در مجاورت هم قرار گرفته اند برداشت بی رویه منابع آبزیرزمینی موجب افزایش گرادیان آب شور به سمت آب شیرین و گسترش شوری می شود. شرایط مذکور در شوره زار قزوین واقع در جنوب شرقی این دشت وجود داشته و اخیرا باعث گسترش سطح اراضی شور تا 10000 هکتار شده است. برای پیشگیری از گسترش شوری زهکش حایلی به عمق سه متر در منطقه احداث شده که وظیفه آن پایین انداختن سطح آب زیرزمینی شور و خارج ساختن آن از منطقه می باشد. در این مطالعه به منظور شبیه سازی خاک منطقه با نرم افزار هایدروس دو بعدی (HYDRUS-2D)، پارامترهای هیدرولیکی خاک (رطوبت اشباع خاک، پارامتر مرتبط با عکس مکش در نقطه ورود هوا، پارامتر شکل منحنی مشخصه رطوبتی، هدایت هیدرولیکی اشباع) و انتقال املاح (پخشیدگی طولی و عرضی املاح) با استفاده از روش حل معکوس تخمین زده شد و مدل مورد واسنجی و صحت سنجی قرار گرفت. سپس شاخص های آماری از جمله ME، NRMSE، و CRM برای بررسی دقت واسنجی مدل محاسبه شد. نتایج این شاخص ها برای پارامترهای هیدرولیکی و انتقال املاح در مرحله واسنجی به ترتیب عبارتند از 114/0، 001/0، 7/0، 0005/0- و 29/0، 067/0، 87/0، 001/0-. میزان این شاخص ها بیانگر دقت مدل در شبیه سازی است. هم چنین تاثیر ضخامت آبخوان و میزان تبخیر در حل معکوس برای تیمارهای جداگانه مورد بررسی قرار گرفت و شاخص های آماری محاسبه شده نشان دادند که ضخامت آبخوان و تبخیر در حل معکوس مدل موثرند.
کلید واژگان: آنالیز حساسیت، واسنجی، صحتسنجی، تداخل آب شور و شیرین، گسترش شوریThe recent growth in population has led to an increase in food supply requirements which, in turn, has resulted in an increase in groundwater exploitation. In areas where fresh and saline aquifers are adjacent, the overexploitation of fresh groundwater leads to a decrease in fresh ground water level and, as a result hydraulic gradient of saline groundwater towards fresh groundwater increases. Also, a decrease in fresh groundwater level leads to a decrease in the plain discharge. This way, the saline water cannot exit the plain and pressure head rises leading to extra waterlogging and salinization. Interception drain is an effective solution to intercept saline flow and discharge it out of the plain. In effect, the drainage system reduces saline water table level and prevents waterlogging and salinization. Salt marshes of Qazvin plain, located in the south-east of Qazvin, is facing the same problem and saline soil areas in the region have accordingly increased 10000 ha in recent years (Saman Abrah and Kamab Pars engineers, 2010). An interception drain system was thus implemented in the study area in order to reduce the saline water table level and prevent waterlogging and salinization. Following the construction of the drain in the region, 99 observation wells were also drilled around the drain in 9 sections (A-I) such that each row has 11 observation wells so as to monitor the groundwater fluctuation and salinity. At each section, 7 wells were located on the upslope and the remaining 4 wells were on the downslope (Sotoodehnia et al, 2014). However, it takes a lot of money and time to measure water table level and salinity from observation wells continuously. Modelling is indeed a cost-effective way to predict the water table level and salinity in future. HYDRUS is a powerful tool that can be used to simulate and monitor the drain situation reliably, but it should be calibrated for the study area. Calibration of HYDRUS means estimating soil hydraulic and solute transport parameters that can be done with HYDRUS inverse solution ability. Using HYDRUS-2D, Abbasi and Tajik (2007) estimated both soil hydraulic and solute transport parameters in the field scale. They also compared the measured and simulated values of soil moisture and salinity. Though soil moisture was almost overestimated, and salinity was almost underestimated, the results showed that the errors were small and the model was accurately calibrated (Abbasi and Tajik, 2007). The main objective of this study was thus to assess HYDRUS-2D ability for simulating solute transport in a very saline aquifer in the study area, and also to consider saturated and unsaturated regions simultaneously. Moreover, this study employed HYDRUS-2D to simulate salinity transport in the areas where the amounts of salinity was extremely high. According to Latifi et al. (2020), evaporation is an effective factor in groundwater fluctuations.This study also examines the effect of evaporation and aquifer thickness in an inverse solution. Aquifer thickness and evaporation have an important effect on the inverse solution due to the statistical indexes involved. Thus, some statistical indexes were carried out to assess the accuracy of calibration, and the results showed that the model was calibrated accurately.
Keywords: Sensitivity analysis, Calibration, validation, Aquifer thickness, Solute expansion, Evaporation -
شبیه سازی کمیت و کیفیت رواناب های سطحی در مناطق کوهستانی، به دلیل ویژگی های منحصربه فرد این گونه حوضه های آبریز مانند تاثیر قابل توجه برف بر رژیم جریان، تغییرات زیاد پارامترهای هواشناسی به واسطه تغییر ارتفاع، نرخ بالای فرسایش و کمبود اطلاعات ناشی از مشکلات دسترسی فیزیکی، یکی از موضوعات چالش برانگیز در حوزه مدل سازی حوضه های آبریز محسوب می شود. یکی از مواردی که کمتر در خصوص مدل سازی این گونه حوضه ها به آن پرداخته شده، تحلیل حساسیت و عدم قطعیت پیش بینی های مرتبط با کیفیت آب، به ویژه در ارتباط با پارامتر مهم فسفر است. هدف از انجام این تحقیق واسنجی، اعتبارسنجی، تحلیل حساسیت و عدم قطعیت پارامتری مدل SWAT در پیش بینی دبی جریان، رسوب و فسفر کل در یک حوضه آبریز کوهستانی است. مطالعه موردی در حوضه آبریز رودخانه کرج در بالادست آبگیر بیلقان انجام شده و الگوریتم SUFI2 برای انجام تحلیل عدم قطعیت مورد استفاده قرار گرفته است. بر اساس نتایج تحلیل حساسیت، پارامترهای ضریب جریان پایه آب زیرزمینی، ضریب زبری رواناب سطحی و آهنگ افزایش بارش به ترتیب حساس ترین پارامترهای مدل نسبت به دبی جریان، رسوب و فسفر کل بودند. بهترین ضرایب نش-ساتکلیف (NS) مربوط به شبیه سازی رواناب، رسوب و فسفر کل در همه ایستگاه ها و در مجموع دوره های واسنجی و اعتبار سنجی، به ترتیب برابر با 76/0، 56/0 و 92/0 بدست آمد. همچنین شبیه سازی نقاط اوج نمودار هر سه کمیت مذکور با افزایش عدم قطعیت و کاهش دقت پیش بینی مدل همراه بوده، اما با توجه به قرارگیری بالای 70 درصد مقادیر اندازه گیری شده رواناب و رسوب و نزدیک به 60 درصد مقادیر اندازه گیری شده فسفر کل در بازه عدم قطعیت پیش بینی تولید شده توسط الگوریتم SUFI2، محدوده پارامترهای مورد استفاده در واسنجی مدل می تواند الگوی مناسبی برای شبیه سازی سناریوهای آتی در حوضه های آبریز کوهستانی مشابه باشد.
کلید واژگان: پیش بینی، کیفیت آب، مدل نیمه توزیعی، واسنجی، SUFI2IntroductionSimulation of quantity and quality of surface runoff in mountainous watersheds is one of the most challenging topics in modeling due to its unique features, such as unusual topography and complex hydrological processes. One of the lesser-known aspects of modeling such catchments is the uncertainty analysis of water quality predictions, especially about the vital phosphorus parameter. Phosphorus is one of the important quality variables in water, and its increase in water resources can cause eutrophication phenomena in streams and reservoirs of dams. Due to the importance of the phosphorus parameter and the fact that water quality modeling has not been employed in the Karaj catchment area so far, in this research, total phosphorus has been modeled as a water quality parameter along with the flow and sediment discharge. This study aims to identify the most sensitive parameters of the model to flow, sediment, and total phosphorus discharge and calibrate, validate and analyze the parametric uncertainty of the SWAT model in predicting these three variables in a mountainous catchment. The case study was the catchment area of the Karaj River upstream of Bileqan pond, which is one of the mountainous watersheds in Iran. There are two critical water structures along the Karaj River, namely Amirkabir dam and Bilqan pond. Amirkabir dam (Karaj) is a multi-purpose project that is constructed to supply drinking water to Tehran and regulate water for irrigation and agriculture in the suburbs of Karaj. The Bileqan pond is also the essential point of supply and transfer of drinking water in Tehran. Given the importance of this region in supplying water for different uses, providing a calibrated model for quantitative and qualitative variables of water can be the basis for decisions to apply future management scenarios in this basin.
Materials and MethodsThe case study was the Karaj River catchment area upstream of Bilqan Basin, which with an average height of 2880 meters, is one of the mountainous areas located in the Alborz Mountains. This basin with an area of 1076 square kilometers in the north, includes parts of Mazandaran province. In the east and south of the catchment area includes parts of Tehran province and most of it is located in Alborz province. The average annual temperature and rainfall in this basin are 12.1 °C and 480 mm, respectively, and the average of 117 glacial days during the year is observed in this area. The long-term daily data of synoptic stations adjacent to the study area from the beginning of 1998 to the end of 2018 (21 years in total) was introduced to the model. Also, daily data of relative humidity, rainfall, minimum and maximum temperature, solar radiation hours, and wind speed as meteorological parameters measured at stations in the study area were introduced to the model. It should be noted that there was a lot of missing data in meteorological information, especially for daily temperature data. In addition to the above information, daily flow data discharged from Amirkabir dam and technical specifications of the dam were introduced to the model. In addition, orchard management information, including irrigation periods and information related to phosphate fertilizers used in regional orchards, were presented to the model. The global sensitivity analysis method was used to determine the sensitive parameters of the model. Furthermore, the SUFI2 algorithm was used in SWAT_CUP software to calibrate and analyze the parametric uncertainty of the SWAT model. This algorithm quantifies the output uncertainty by 95% prediction uncertainty boundaries.
Results and DiscussionAccording to the results of sensitivity analysis, the parameters Baseflow alpha-factor (ALPHA_BF), Manning’s “n” value for overland flow (OV_N), and Precipitation Laps rate (PLAPS) were the most sensitive parameters to flow, sediment, and total phosphorus, respectively. The best Nash-Sutcliffe (NS) coefficients for runoff, sediment, and total phosphorus simulation obtained in all stations and after full calibration and validation periods were equal to 0.76, 0.56, and 0.92, respectively. Simulation of the peak points of the diagram of all three quantities was also associated with increased uncertainty and decreased model prediction accuracy, but due to the placement of more than 70% of the measured runoff and sediment values and nearly 60% of the measured total phosphorus values in the prediction uncertainty boundaries generated by SUFI2 algorithm the final value of the parameters used in the calibration process can be appropriate for simulating future scenarios in similar mountain catchments. The main weakness of the model is simulating the peak points of flow and sediment discharge. In the case of flow and sediment discharge, the liability of modeling can be generalized due to the lack of accurate prediction of the snowmelt inflow to the river in spring, which begins to increase in February and reaches the peak point in May. A considerable number of missing data in meteorological stations can effectively reflect the lack of accurate model prediction at the peak points. In this region, missing daily temperature data compared to other meteorological parameters has been significant. The dependency of the SWAT model on many experimental and quasi-experimental models such as SCS-CN and MUSLE can be another factor affecting the weakness in predicting the peak points of the sediment discharge, as well.
ConclusionAccording to the uncertainty analysis results, most of observed flow, sediment and total phosphorus discharge values were within the uncertainty prediction boundaries generated by the SUFI2 algorithm. The NS coefficient for all three variables has met the satisfactory modeling threshold. Therefore, it seems that the sensitive parameters identified and used in the calibration process in this study and their final values can be appropriate for modeling future scenarios for this study area and similar mountain catchments. One of the limitations of the present study was a large number of missing data in meteorological stations, especially for the temperature variable. Thus, providing required measured meteorological data to the model may emhance the simulation, especially at peak points.
Keywords: Calibration, prediction, SUFI2, Semi-distributed Model, water quality -
هدف این مطالعه مقایسه و واسنحی پنج روش مختلف تخمین تبخیر-تعرق گیاه مرجع در مقیاس داده های نه ساله روزانه در استان یزد می باشد. روش های انتخاب شده شامل هارگریوز - سامانی HS، پریستلی - تیلور PT، تورک Turc، مک کینگ MK و دالتون D بودند. برای این منظور از اطلاعات ده ایستگاه هواشناسی سینوپتیک در دوره آماره 2010 تا 2018 استفاده شد. نتایج روش ها مذکور با روش FPM-56 مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین با استفاده از روش FPM-56 روش های مذکور برای ایستگاه های موردمطالعه واسنجی شدند. برای ارزیابی نتایج از معیارهای آماری RMSE, NS, SI, MAE, R^2 استفاد شد. نتایج نشان داد که قبل از واسنجی نتایج روش های مختلف اختلاف زیادی با FPM-56 دارند. تنها مدل قابل قبول قبل از واسنجی مدلHS بود. بعد از واسنجی نتایج مدل ها بهبود یافت و مدل D که قبل از واسنجی بدترین مدل بود، بعد از واسنجی بهترین مدل تخمین تبخیر-تعرق در استان یزد در بین پنج روش منتخب شناخته شد. مقادیر میانه مدل D قبل از واسنجی 83/3=MAE،, R^2=0/8499/1- =NS ,83/0=SI ,21/4=RMSE و بعد از واسنجی 83/0=MAE، 86/0, R^2=72/0= NS ,22/0=SI ,02/1=RMSE بدست آمد. بعد از واسنجی مدل های Turc، PT و MK باتوجه به شاخص های آماری خطا و NS و همجنین مقادیر R^2 در رده های بعدی بهترین مدل قرار گرفتند.
کلید واژگان: تبخیر-تعرق، تابش، فائو-پنمن-مانتیث، واسنجی، یزدThe purpose of this study is to compare and evaluate five different methods of estimating the evapotranspiration of the reference plant on a nine-year daily data scale in Yazd province. Selected methods included Hargreaves-Samani (HS) , Priestley-Taylor (PT) , Turk (Turc) , Makkink (MK) and Dalton (D). For this purpose, data from ten synoptic meteorological stations were used covering a period of 9 years. The results of the mentioned methods were evaluated by FPM-56 method. Also, using FPM-56 method, the mentioned methods were calibrated for the studied stations. Also, using FPM-56 method, the mentioned methods were calibrated for the studied stations. RMSE, NS, SI, MAE, R^2 statistical criteria were used to evaluate the results. The results showed that before calibration the results of different methods are very different from FPM-56. The only acceptable model before calibration was the HS model. After calibration, the results of the models improved and model D, which was the worst model before calibration, was recognized as the best model for estimating evapotranspiration in Yazd province among the five selected methods. Mean values of Model D before calibration MAE = 3.83, R^2= 0.84, NS = -1.99, SI = 0.83, RMSE = 4.21 and after calibration MAE=0.83, R^2=0.86, NS=0.72, SI = 0.22, RMSE=1.02 was obtained. After calibration, Turc, PT and MK models were in the next categories of the best models.
Keywords: evapotranspiration, Radiation, FAO-Penman-Monteith, Calibration, Yazd -
در این پژوهش نرخ تولید بار رسوبی مجموع در حوضه آبریز سد شیرین دره به روش های هیدرولوژیکی، UNESCO و FSM تخمین زده شد. مقایسه مجموع حجم رسوباتی که از زمان احداث سد تا کنون (سال 1400) در مخزن آن ته نشین شده است (Mm3 17) با نتایج حاصل از این سه روش نشان داد که روش هیدرولوژیکی با برآورد بار رسوبی به میزان m3/year1158000 مناسب ترین، و روش FSM با نرخ تخمین زده شده m3/year5565000 نامناسب ترین روش تخمین بار رسوبی در این حوضه می باشد. شدت فرسایش سالانه براساس روش EPM مقدار m3/year1426300 به دست آمد و براساس نرخ تولید رسوبات از زمان احداث سد تا کنون، نسبت تحویل رسوب واقعی برابر با 78/0 محاسبه شد. نسبت تحویل رسوب پیش بینی شده براساس نتایج حاصل از روش EPM و سه روش تخمین بار مجموع رسوبی، به همراه برخی مدل های تجربی تخمین نسبت تحویل رسوب محاسبه شد. نتایج واسنجی نشان داد روش هیدرولوژیکی و مدل تجربی که در آن از شیب به عنوان عامل اصلی در تعیین نسبت تحویل رسوب استفاده می شود، با داشتن بیشترین مقدار دقت و کم ترین خطا مناسب ترین روش ها می باشند.
کلید واژگان: سد شیرین دره، شدت فرسایش، مدل تجربی، نسبت تحویل رسوب، واسنجیIn this study, sediment load in Shirin Darreh Dam basin was estimated based on hydrological, UNESCO and FSM methods. Comparison between the total deposited sediments in the reservoir (17 Mm3) and results of the three methods showed the hydrological and FSM methods with the estimated value of 1158000 and 5565000 m3/year were the most proper and the most improper ways to sediment load estimation, respectively. Annual erosion intensity based on EPM was obtained about 1426300 m3/year, and the actual sediment delivery ratio was calculated about 0.78. The predicted sediment delivery ratio based on the results of EPM method and the three methods of total sediment load, and some of empirical models, was calculated. The results of the calibration showed that the hydrological method and the empirical model, in which the slope is the most important factor to obtain the sediment delivery ratio, with minimum error and maximum accuracy were the most proper methods.
Keywords: Shirin Darreh Dam, Erosion intensity, empirical model, Sediment delivery ratio, Calibration -
هدف این پژوهش ارزیابی حسگرهای نوری اندازه گیری رطوبت خاک تحت شرایط مختلف از نظر شوری آب آبیاری است. این حسگرها بر اساس تکنیک سنجش از نزدیک (از نوع فعال) بوده که بازتاب های ساطع شده توسط اجسام را در یک محدوده طول موج مشخص (300 تا 1100 نانومتر) اندازه گیری می کند. بدین منظور 4 تیمار شوری آب آبیاری با شوری های 2، 6، 10 و 16 دسی زیمنس بر متر و با 4 تکرار برای ایجاد محیط کنترل شده خاک مرطوب و انجام آزمایش در نظر گرفته شد. همزمان با قرایت های سنسورها، رطوبت خاک تیمارهای آزمایشی با استفاده از ترازوی دقیق الکترونیکی اندازه گیری شدند و اقدام به برازش معادلات مناسب بین قرایت های سنسور و رطوبت حجمی خاک در هر تیمار شد و نهایتا این معادلات مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بیشترین دقت حسگر مذکور در شوری 2 دسی زیمنس بر متر اتفاق افتاده است. ضریب تبیین 92/0، جذر میانگین مربعات خطای 02/0 و ضریب نش ساتکلیف 92/0 نشان دهنده دقت بالای حسگر در این تیمار نسبت به سایر تیمارهای آزمایش است. برای سطوح شوری 6 و 10 دسی زیمنس بر متر نیز اگرچه دقت سنسورها نسبت به تیمار قبلی کاهش یافته، اما می توان از خطاهای موجود چشم پوشی کرد و این حسگر را برای اندازه گیری رطوبت حجمی خاک در شوری های مذکور مناسب دانست. اما در سطح شوری 16 دسی زیمنس بر متر، دقت حسگر به شدت کاهش یافته و ضریب نش- ساتکلیف (NSE) به مقدار غیرقابل قبول 55/0 تنزل کرده است. بنابراین، با توجه به نتایج کسب شده از این پژوهش، حسگر مذکور با اطمینان برای پایش رطوبت خاک هایی که با شوری های کمتر از 10 دسی زیمنس بر متر آبیاری می شوند، قابل توصیه بوده و کارایی لازم برای برنامه ریزی های آبیاری را دارد.
کلید واژگان: سنجنده (حسگر)، شوری، رطوبت حجمی خاک، واسنجیThe use of appropriate and reliable soil moisture sensors can greatly help the process of soil moisture monitoring and irrigation scheduling. The purpose of this study is to evaluate optical sensors for measurement of soil moisture under different conditions of irrigation water salinities. These sensors are based on the active proximal sensing techniques in which measure the reflections emitted by the objects in a specific range of the wavelength (300-1100 nm). In this study, four irrigation water salinity treatments (2, 6, 10 and 16 dS.m-1) were applied to the soil columns (or Lysimeters). Each Lysimeter have been equipped with an optical sensor, connected to a data logger and monitoring screen. Simultaneously, gravimetric and volumetric soil moisture of the Lysimeters have been measured to calibrate the readings of these sensors and to estimate the accuracy of calibration equations. The results showed that the highest accuracy of the sensors occurred at the salinity level of 2 dS.m-1, where the coefficients of R2, RMSE and NSE were to around 0.92, 0.02 and 0.92, respectively. In addition, declines in the accuracy of the sensors were observed for the salinities of 6 and 10 dS.m-1, but were in the acceptable range. While, for the salinity level of 16 dS.m-1, the accuracy of the sensors was drastically decreased and the NSE reduced to the unacceptable value of 0.55. According to the results of this study, these optical sensors can be confidently recommended for measurement of soil moisture and irrigation scheduling for salinities of less than 10 dS.m-1.
Keywords: Calibration, Salinity, Sensor, Volumetric Soil Moisture -
به منظور ارزیابی مدل ORYZA2000 آزمایشی بصورت اسپیلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در دو سال زراعی 1391 و 1392در موسسه بین المللی برنج کشور، رشت واقع در استان گیلان اجرا شد. عامل اصلی، آبیاری در سه سطح (غرقاب دایم، تنش در مرحله رویشی و تنش در مرحله زایشی) و ارقام برنج به عنوان فاکتور فرعی در در نظر گرفته شدند. ارزیابی مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده عملکرد دانه و زیست توده با استفاده از پارامترهای ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (RMSEn) انجام گرفت. نتایج نشان داد که ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده عملکرد دانه در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی ارقام برنج در محدوده 4-16 و 9-17 درصد و زیست توده در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی ارقام برنج در محدوده 8-15 و 9-19 درصد می باشد. همچنین ضریب تبیین عملکرد دانه و زیست توده به ترتیب در محدوده 78/0-94/0 و 84/0-88/0 محاسبه گردید. نتایج تحقیق نشان داد که مدل در پیش بینی عملکرد دانه و زیست توده در شرایط آبیاری غرقاب دارای دقت بیشتری نسبت به سایر مدیریتهای آبیاری می باشد. بطور کلی مدل ORYZA2000 در شبیه سازی عملکرد دانه و زیست توده در شرایط آبیاری غرقاب و تنش در مرحله رویشی ارقام برنج از دقت مناسبی برخوردار است.
کلید واژگان: آبیاری، عملکرد دانه، کم آبی، مدل، واسنجیTo evaluated ORYZA2000 model, an split-Plot in RCBD experiment with three replication. A two-year field experiment was conducted at the experimental farm of the Iranian Rice Research Institute in Rasht, from 2012 to 2013. The main factor was irrigation management at three levels (flooded and water stress) and sub-factors include rice genotypes. The goodness-of-fit between observed and simulated grain yield and final biomass was assessed by means of the coefficient of determination (R2), the absolute and normalized root mean square errors (RMSE). The results indicated, the RMSEn for predicting grain yield in calibration and validation phases for rice genotypes was assessed in the range of 4 to 16 and 9 to 17 percent respectively and the RMSEn for predicting amounts of biological yield in calibration validation and phases for rice genotypes was assessed in the range of 8 to 15 and 9 to 19 % respectively. Results show that, coefficient of determination values for grain yield and biological yield, 0.78-0.94 and 0.84-0.88, respectively. Results show that, ORYZA2000 could be used successfully to support irrigation management under the pond and vegetive water stress conditions.
Keywords: Calibration, Grain yield, irrigation, model, water stress
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.