فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال چهارم شماره 4 (تابستان 1394)
  • سال چهارم شماره 4 (تابستان 1394)
  • تاریخ انتشار: 1394/06/28
  • تعداد عناوین: 6
|
  • رسول ایلخانی پور زینالی، سید حبیب موسوی جهرمی، سید محمود کاشفی پور دزفولی، منوچهر فتحی مقدم صفحات 1-10
    شیب صفحه دریچه کشوئی نقش بسزائی در ویژگی های هیدرولیکی آن دارد. تاکنون اثر شیب صفحه دریچه بر ویژگی های هیدرولیکی آن بصورت نظری بررسی نگردیده است. با انجام این بررسی می توان برای تغییر مشخصه های دبی با تغییر زاویه شیب صفحه دریچه کشوئی روابط نظری استخراج نمود. این روابط را می توان برای دریچه های قطاعی و آویخته تعمیم داده و به جای روابط طولانی و پیچیده تجربی و آنالیز ابعادی، از روابط ساده نظری استفاده نمود. در همین راستا، برای ایجاد ارتباط بین انرژی های مخصوص جریان در بالادست و پائین دست دریچه های کشوئی قائم و مایل در کانال های مستطیلی تحت شرایط جریان روزنه ای آزاد از رابطه اولر استفاده گردید. در رابطه اولر، زاویه مولفه نیروی ثقل در امتداد خط جریان برابر زاویه شیب صفحه دریچه در نظر گرفته شد. نسبت انرژی مخصوص جریان در دریچه کشوئی مایل به انرژی مخصوص در دریچه کشوئی قائم به صورت تابعی از زاویه شیب صفحه دریچه به دست آمد. این رابطه برای شیب های منفی صفحه دریچه صادق می باشد. اعتبار رابطه نظری نسبت عمق های آب در مقطع فشرده جریان در پائین دست دریچه ها، با اندازه گیری های آزمایشگاهی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که بین رابطه نظری پیشنهادی و داده های آزمایشگاهی همخوانی بسیار بالایی وجود دارد. همچنین، روابطی برای تغییرات ضریب فشردگی و ضریب تخلیه دریچه کشوئی با تغییر زاویه شیب آن ارائه گردید. رابطه نظری پیشنهادی برای ضریب فشردگی، به دریچه های قطاعی و همچنین دریچه های آویخته تعمیم داده شد.
    کلیدواژگان: دریچه آویخته، دریچه قطاعی، شیب دریچه کشوئی، ضریب فشردگی
  • ابوذر پرهیزکاری، محمد مهدی مظفری، مهران خاکی، حسین تقی زاده رنجبری صفحات 11-24
    برای در امان ماندن از خطرات خشکسالی و بحران آب در آینده نیاز است که راهکارها و قوانین مناسبی برای بهره برداری از منابع آب محدود اتخاذ شود. در این راستا، مدل های برنامه ریزی ریاضی در سطح وسیعی برای کمک به رفع مسائل مربوط به مدیریت منابع آب مورد استفاده قرار می گیرند. در مطالعه حاضر به منظور بهره برداری صحیح از منابع آب های سطحی و زیرزمینی و تخصیص بهینه این منابع در بخش کشاورزی و همچنین، به منظور تعیین الگوی بهینه ی کشتی که منجر به دستیابی حداکثر سود ممکن برای کشاورزان منطقه رودبار الموت استان قزوین شود، از مدل برنامه ریزی کسری آرمانی فازی (FGFP) و داده های آماری سال 91-1390 استفاده شد. مدل پیشنهادی در محیط نرم افزاری GAMS نسخه 9 /23 حل شد. نتایج نشان داد که با بکارگیری الگوی بهینه کشت و تخصیص بهینه منابع آب موجود در منطقه، علاوه بر کاهش میزان آب مصرفی در سطح مزارع، هزینه تولید در هر هکتار از اراضی کاهش، نیروی کار بکارگرفته شده افزایش و شاخص کارایی «نسبت سود به آب مصرفی» در حدود 13 درصد افزایش می یابد. در پایان، با توجه به نتایج به دست آمده، جهت توسعه بخش کشاورزی استان قزوین برنامه ریزی و مدل سازی از پایین به بالا پیشنهاد شد.
    کلیدواژگان: الگوی بهینه کشت، برنامه ریزی کسری آرمانی فازی، مدیریت منابع آب، منطقه الموت
  • معصومه عاشوریان، محمود شفاعی بجستان، حسین بابازاده صفحات 25-38
    فرسایش پس رونده یک تغییر ناگهانی در ارتفاع یا شیب است که آبکند ها و دره هایی را ایجاد می کند و بسته به عوامل مختلف می تواند در محدوده ی ارتفاعی کم تر از چند سانتی متر تا چند متر تغییر نماید و به سمت بالادست حرکت کند. این پدیده یکی از مشخص ترین انواع فرسایش در تلفات خاک و از مهم ترین منابع تولید رسوب است. از این رو شناخت این پدیده، میزان مهاجرت و میزان تولید رسوب آن حائز اهمیت است. در تحقیق حاضر تعداد هفت نمونه خاک چسبنده، با ترکیب متفاوت رس و سیلت تحت شرایط مختلف ارتفاع پیشانی آبشار و سرعت جریان مورد آزمایش قرار گرفت و در نهایت میزان تغییرات مهاجرت و رسوب تولید شده بررسی شد. آزمایش ها تا ثابت شدن میزان مهاجرت ادامه داشت. یکی از پدیده های تاثیرگذار در آزمایش ها، تشکیل ترک های کششی در سطح خاک می باشد. اندازه و تعداد ترک ها رابطه ی عکس با درصد رس دارد. هرچه چسبندگی رسوب بیش تر باشد، مهاجرت آبشار به سمت بالادست با زاویه ی قائم تری می باشد. زاویه شیب آبشار در شرایط رس خالص 6/ 34 درجه بود، اما در خاک با 50 درصد رس، به 40 درجه افزایش یافت. با کاهش 50 درصدی رس، میزان پس روی و سرعت متوسط آن، 3 برابر حالتی بود که در آن رس 10 درصد کاهش داشت. همچنین کاهش تراز پیشانی 5/ 3 برابر، سرعت متوسط آن 5 /4 برابر و دبی متوسط رسوب 3 برابر افزایش داشت.
    کلیدواژگان: آبکند ها، ترک های کششی، رسوب، زاویه شیب پرتگاه
  • محمد نخعی، وهاب امیری، میثم ودیعتی صفحات 39-49
    تحلیل جریان در منطقه غیراشباع خاک بسیار پیچیده بوده و به دو تابع غیرخطی (K(h و (θ(h که توابع غیرخطی رفتار هیدرولیکی خاک هستند بستگی دارد. تخمین پارامترهای هیدرولیکی خاک به روش های گوناگونی انجام می شود که استفاده از آزمون نفوذ یکی از این موارد می باشد. در این مطالعه از داده های جمع آوری شده از آزمون نفوذ بوسیله دیسک نفوذ (بار فشار و نفوذ تجمعی از سطح نمونه خاک) برای تخمین و بهینه یابی پارامترهای هیدرولیکی خاک با استفاده از برنامه HYDRUS-2D به روش حل معکوس استفاده شد.در این مطالعه از مدل van Genuchten-Mualem برای ارزیابی هیدرودینامیکی محیط استفاده شد. علاوه بر این، فرض شد که هیچ گونه پسماند رطوبتی در محیط وجود ندارد و محیط متخلخل کاملا همگن و ایزوتروپ است. در این مطالعه نمونه ای از خاک سیلتی لوم به طول 7 /20 سانتیمتر و قطر 7/ 20 سانتیمتر انتخاب شد. از داده های ثبت شده در بازه زمانی 150 ساعته به عنوان مشاهده های آزمایشگاهی در مدل حل معکوس استفاده گردید و توابع هیدرولیکی خاک تخمین زده شد. مدل در دو بخش مجزا و با استفاده از داده های بار فشار و سپس داده های نفوذ تجمعی اجرا شد و نتایج با هم مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که استفاده از بار فشار در عمق 4 سانتیمتری که در این مطالعه مورد توجه بود نمی تواند منجر به ارائه تخمین درستی از پارامترهای هیدرولیکی خاک شود. نتایج استفاده از نفوذ تجمعی نشان می دهد که این اطلاعات به صورت موفقیت آمیزی می توانند در حل و تخمین معکوس پارامترهای مورد نظر مفید باشند.
    کلیدواژگان: تخمین پارامتر، توابع هیدرولیکی، حل معکوس، دیسک نفوذسنج
  • مصطفی رضایی زمان، علی افروزی صفحات 51-64
    پیش بینی و ارزیابی اثرات تغییر اقلیم در برنامه ریزی های آتی مدیران می تواند بسیار موثر باشد. ابزارهای مختلفی برای رسیدن به این هدف مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق، مدل SWAT برای شبیه سازی و ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر محصولات در حوضه سیمینه رود استفاده شد و راهبرد تغییر الگوی کشت به عنوان یک راهکار تطبیقی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای مدل سازی شرایط تغییر اقلیم در منطقه از خروجی های مدل گردش عمومی جوی-اقیانوسی HadCM3 تحت دو سناریو انتشار A2 و B2 بهره گرفته شد. این خروجی ها با استفاده از مدل SDSM ریزمقیاس نمایی شدند و داده های کمینه و بیشینه دما و بارندگی برای سال های 2010 تا 2033 به دست آمدند و به عنوان ورودی برای مدل SWAT به کار برده شدند. سپس مقادیر تنش های آبی و دمایی، عملکرد محصولات و جریان ورودی به دریاچه ارومیه تحت شرایط تغییر اقلیم برآورد و به عنوان راهبرد مدیریت فعلی (BAU) نام گذاری شد. نتایج حاکی از افزایش متوسط تنش آبی و دمایی و کاهش عملکرد محصولات بود. پس از ارزیابی اثرات تغییر اقلیم در حوضه، تغییر الگوی کشت به گندم و جو به عنوان راهبردی تطبیقی مورد ارزیابی قرار گرفت که نشان دهنده کاهش 32 و 24 درصدی تنش آبی تحت هر دو سناریو انتشار A2 و B2 نسبت به شرایط مدیریت فعلی (BAU) بود. همچنین کالری تولیدی و ورودی به دریاچه افزایشی به ترتیب برابر 6/ 15 و 8/ 15 درصد تحت سناریو A2 و 8 /11 و 1/ 12 درصد تحت سناریو B2 را نسبت به شرایط BAU نشان داد.
    کلیدواژگان: حوضه سیمینه رود، دریاچه ارومیه، HadCM3، SDSM، SWAT
  • منصوره بایرام، امید بهمنی صفحات 65-78
    ارزیابی کمی تراکم خاک به منظور بهبود روش های مدیریتی کشاورزی و کاهش مشکلات ناشی از تراکم در محیط زیست و تولید محصول ضروری است و عواملی از قبیل میزان تراکم، نوع خاک (درصد رس و پلاستیسیته) و وضعیت رطوبت تاثیر به سزایی در تراکم خاک دارند. این پژوهش، به منظور بررسی تاثیر نوع خاک و تراکم بر روی منحنی مشخصه رطوبتی در قالب طرح آزمایشی فاکتوریل بر پایه بلوک کاملا تصادفی به اجرا درآمد و 27 تیمار تهیه گردید. تیمار ها شامل سه نوع خاک رسی، لوم رسی، لوم شنی که تحت سه نوع تراکم اصلاح شده، استاندارد و کاهشی قرار گرفتند و این تراکم ها در سه شرایط رطوبتی 2 درصد رطوبت کم تر از رطوبت بهینه (خشک)، رطوبت بهینه و 2 درصد رطوبت بیش تر از رطوبت بهینه (مرطوب) انجام شد و نمونه دست نخورده هم به عنوان شاهد تهیه گردید. مقایسه میانگین ها توسط آزمون دانکن صورت گرفت و تجزیه آماری داده ها با استفاده از نرم افزار آماری SAS انجام شد. نتایج نشان داد که در تمامی پتانسیل ها تاثیر نوع خاک بر نگه داشت آب در خاک در سطح یک درصد معنی دار شد که نشان دهنده تاثیر نوع خاک و افزایش رس و پلاستیسته بر میزان نگه داشت آب می باشد. هم چنین بر اساس نتایج نوع خاک، رطوبت و شرایط تراکم موجب افزایش اثر تراکم و همچنین افزایش تراکم به طور میانگین موجب افزایش مقدار آب نگه داری شده در خاک و تغییر خصوصیات فیزیکی و هیدرولیکی خاک گردید. در مجموع منحنی مشخصه رطوبتی به طور معنی داری با افزایش تراکم تغییر کرد.
    کلیدواژگان: پلاستیسیته، رطوبت، مکش، نگه داشت آب در خاک
|
  • Rasoul Ilkhanipour Zeynali, Sayyed Habib Mousavi Jahromi, Sayyed Mahmoud Kashefipour Dezfouli, Manouchehr Fathi Moghadam Pages 1-10
    Gate plate slope has an important role on hydraulic characteristics of sluice gates. In the previous studies, the influence of gate plate slope on hydraulic characteristics of sluice gates has not investigated theoretically. By applying the results of this theoretical study, the theoretical relations for discharge characteristics of sluice gates will be obtained depend on the gate plate slope. These theoretical and simple relations can be used to radial and top hinged flap gates, instead of long and complicated empirical and dimensional analyses-based equations. In this order, Euler’s equation was used to relate the specific energy of inclined sluice gate with specific energy of vertical sluice gate in rectangular channels under free orifice-flow condition. The gate plate slope was considered in the streamwise component of the gravitational acceleration in Euler’s equation. The ratio of inclined to vertical sluice gates specific energies obtained depends on the gate plate slope. The equation allows for the gate plate inclinations into the upstream pool. By applying the relation for specific energies ratio along the surface streamline, the water depths ratio at the vena contracta obtained depends on the gate plate slope with assuming negligible energy loss and approach velocities. Experimental data were used to validate the proposed equation for water depths ratio at the vena contracta, which showed good agreement with the measured values. Also, other equations presented for contraction and discharge coefficients variation with the gate plate slope. The proposed relation for contraction coefficient developed to radial and top hinged flap gates.
    Keywords: contraction coefficient, radial gate, sluice gate slope, top hinged flap gate
  • Abozar Parhizkari, Mohammad Mahdi Mozaffari, Mehran Khaki, Hossein Taghizade Ranjbari Pages 11-24
    To protect from the risks of drought and water crisis in the future is needed that guidelines and rules for utilization of limited water resources be taken. In this context, mathematical programming models are used to help solve problems related to water resources management widely. In the present study in order to proper exploitation of groundwater and surface water resources and the optimal allocation of these resources in agriculture sector and also to determination an optimal cropping pattern that conducive to achieve the maximum possible profit for farmers of Roudbar Alamout region, from Fuzzy Goal Fractional Programing (FGFP)model and statistical data related to year 2010-2011 were used. The proposed model was solved in GAMS software version 23/9. The results showed that utilization optimal cropping pattern and optimal allocation of existing water resources in case study region in addition to reducing water used in farms level, the product cost in per hectare of lands reduced, the utilized labor force increased and efficiency indicators "profit ratio to water used" increased about 13 percent. In the end, according to obtained results planning and modeling from bottom to up for development agricultural sector of Qazvin province was proposed.
    Keywords: Alamout region, fuzzy goal fractional programing, optimal cropping Pattern, water resources management
  • Masoumeh Ashourian, Mahmood Shafai, Bajestan, Hossein Babazadeh Pages 25-38
    Headcut erosion is a sudden change in height or slope, which creates gullies and valleys and depending on different factors, it may vary from a height range of less than one inch to some feet and move upstream. This is one of the most significant types of erosions in soil losses and the major sources of sediment yield. Therefore, knowing this phenomenon, migration rate and sediment yield are important. In this study, seven samples of cohesive soils with different compositions of clay and silt, tested under different circumstances of waterfall height and flow velocity, and discussed migration rate and sediment yield. Tests were continued to reach a constant migration rate. One of the effective phenomenons in all tests was tensional cracks on soil surface. The size and number of these cracks have inverse relation with clay percent. The higher is the adhesion of sediment, the more vertical is the angle of waterfall migration upward. Waterfall slope angle under pure clay conditions was 34.6 degrees, but it increased to 40 degrees in the soil with 50 percent clay. With the 50 percent clay reduction, headcut movement and its average velocity were 3 times more than the one with 10 percent reduction of clay. Moreover, waterfall decline, its mean velocity, and average flow rate of sediment increased by 3.5, 4.5, and 3 times, respectively.
    Keywords: gullies, sediment, tensional cracks, waterfall slope angle
  • Mohammad Nakhaei, Vahab Amiri, Meysam Vadiati Pages 39-49
    Analysis the flow in unsaturated soil is very complicated and is dependent on two nonlinear functions K(h) and θ(h) which are the nonlinear functions of soil hydraulic behavior. There are various methods for estimation of soil hydraulic parameters which using the infiltration test is one of them. In this study, the collected data from disk infiltrometer experiment (pressure head and cumulative water infiltration) used for estimation and optimization of soil hydraulic parameters by applying HYDRUS-2D software. The estimations done by inverse solution and Van Genuchten-Mualem model used for hydrodynamic assessing of soil sample. In addition, it is assumed that there is no hysteresis in soil sample and porous media is completely homogenous and isotropic. The silt loom soil sample with 20.7 cm in length and diameter equal to 20.7 cm selected for this experiment. The recorded data in 150 hours used as experimental observations in inverse solution of problem and the soil hydraulic functions estimated. Model ran in two discrete part, using pressure head and cumulative infiltration respectively, and results were compared. Results show that using the pressure head in depth 4 cm cannot lead to precise estimation of soil hydraulic parameters. Using the cumulative infiltration show the successiveness of this part of experiment in inversely estimation of parameters.
    Keywords: disk infiltrometer, hydraulic functions, invers solution, parameter estimation
  • Mostafa Rezaee Zaman, Ali Afruzi Pages 51-64
    Forecast and evaluate the effects of climate change can be very useful in planning future managers. Various tools used to achieve this goal. In this research, the SWAT model is used to simulate and evaluate the climate change impacts on the crop yields in Simineh Rood basin and the changing cropping pattern strategy is evaluated as a comparative plan. To model the climate change conditions in the region, under the A2 and B2 scenarios, the HadCM3 atmosphere-ocean general circulation model outputs’ are used. Using the SDSM model, the outputs are downscaled and the minimum and maximum temperature and precipitation data are obtained for the years 2010 to 2033 and the data are used as inputs for the SWAT model. Afterwards, the values of water and temperature tensions, crop yields and the inflow of Urmia Lake in the climate change conditions are estimated and it is named as BAU. The results showed the increase in the average tensions of water and temperature and also the reduction in the crop yields. After evaluating the climate change impacts in the basin, changing the cropping pattern to wheat and barley is evaluated as a comparative strategy that showed 32% and 24% reduction in the water tension under the A2 and B2 scenarios compared to BAU condition. Also the produced calorie and the inflow of the lake showed 15.6% and 15.8% under the A2 scenario and 11.8% and 12.1% under the B2 scenario increase, respectively, compared to the BAU condition.
  • Mansure Bayram, Omid Bahmani Pages 65-78
    Quantitative evaluation of soil compaction to improve agricultural management practices and reduce the problems caused by compaction in the environment and production is essential, and such factors as compaction effort, soil type (%clay and soil plasticity) and water content condition have a significant impact on soil compaction. This research was conducted to study the effect of soil type and compaction on soil water characteristic curve with factorial experiment using randomized complete block design and 27 treatments were provided. Treatments consisted of three soil types: clay, clay loam and sandy loam under three compaction conditions: reduced, standard, and modified were performed. The compactions were performed in the three moisture conditions: dry, optimum and wet and undisturbed samples were provided as control. Mean comparison was conducted using Duncan's test and statistical analysis was performed by SAS statistical. The results showed that at all potentials, the influence of soil type on soil water retention was significant at the p Quantitative evaluation of soil compaction to improve agricultural management practices and reduce the problems caused by compaction in the environment and production is essential, and such factors as compaction effort, soil type (%clay and soil plasticity) and water content condition have a significant impact on soil compaction. This research was conducted to study the effect of soil type and compaction on soil water characteristic curve with factorial experiment using randomized complete block design and 27 treatments were provided. Treatments consisted of three soil types: clay, clay loam and sandy loam under three compaction conditions: reduced, standard, and modified were performed. The compactions were performed in the three moisture conditions: dry, optimum and wet and undisturbed samples were provided as control. Mean comparison was conducted using Duncan's test and statistical analysis was performed by SAS statistical. The results showed that at all potentials, the influence of soil type on soil water retention was significant at the p
    Keywords: soil plasticity, soil water retention, suction, water content