فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال چهل و ششم شماره 2 (پیاپی 21، خرداد و تیر 1394)

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال چهل و ششم شماره 2 (پیاپی 21، خرداد و تیر 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/05/15
  • تعداد عناوین: 20
|
  • مقاله پژوهشی
  • مهدی سرایی تبریزی، مهدی همایی*، حسین بابازاده، فریدون کاوه، مسعود پارسی نژاد پارسی نژاد صفحات 163-171
    جذب آب گیاه را در شرایط تنش آبی می توان با برخی توابع ریاضی، به صورت کمی، شرح داد. این توابع، در صورتی که بتوانند پیش بینی درستی از واکنش گیاه به تنش آبی ارائه دهند، ابزاری سودمند برای برنامه ریزی آبیاری و مدیریت بهینه آب در مزرعه به شمار می آیند. هدف این پژوهش ارزیابی برخی توابع کاهش جذب آب در شرایط تنش آبی بود. به همین منظور، آزمایشی با چهار سطح مختلف آب آبیاری شامل 120، 100، 80، و 60 درصد نیاز آبی با سه تکرار روی گیاه ریحان انجام شد. تیمارهای تنش آبی در مرحله سه برگی شدن گیاه اعمال شد. پتانسیل ماتریک روزانه به کمک دستگاه تتاپروب و ترسیم منحنی مشخصه رطوبتی خاک اندازه گیری شد. تعرق نسبی با استفاده از تغییرات رطوبت روزانه خاک محاسبه شد. مقایسه آماره های بیشینه خطای نسبی، ریشه میانگین مربعات خطا، کارایی مدل سازی، ضریب جرم باقی مانده، و ضریب تبیین مدل ها نشان داد همه مدل ها مقدار جذب روزانه را کمی بیشتر از مقدار واقعی برآورد می کنند. در برآورد جذب نسبی روزانه، مدل غیر خطیHomaee et al. (2002) برازش بهتری نسبت به دیگر مدل ها ارائه داد. همچنین نتایج نشان داد مدل خطیFeddes et al. (1987) و مدل های غیر خطی van Genuchten (1987) و Homaee et al. (2002) در برآورد میزان جذب نسبی تجمعی طی فصل رشد دقتی مناسب دارند.
    کلیدواژگان: تنش آبی، ریحان، مدل های جذب، مدیریت آبیاری
  • سعید قائدی، پیمان افراسیاب*، عبدالمجید لیاقت، عیسی خمری صفحات 173-182
    طی سالیان اخیر محققان به استفاده تلفیقی از آب شور و غیر شور، از طریق اختلاط آب ها قبل از آبیاری ها یا استفاده تناوبی از آن ها در طول فصل کشت، توجه بسیار کرده اند. پژوهش حاضر به منظور بررسی اثر سطوح مختلف کاربرد آب شور و غیر شور و اثر تلفیق آن ها بر عملکرد سورگوم و آفتابگردان و تاثیر روش های مذکور بر میزان تجمع املاح در اعماق مختلف خاک انجام گرفت. بدین منظور، آزمایشی در قالب طرح بلوک کاملا تصادفی با شش تیمار و سه تکرار (در مجموع 36 کرت) طی سال های 1391 و 1392 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه زابل انجام شد. خاک مزرعه آزمایشی در طول ناحیه ریشه بافت لوم رسی با میانگین شوری 36/1 دسی زیمنس بر متر داشت. تیمارهای آزمایش شده شامل تیمار شاهد (100% آب غیر شور با شوری 2/1 دسی زیمنس بر متر)، کاربرد دو سوم آب شور، یک دوم آب شور، یک سوم آب شور، 90 درصد آب شور، و 100 درصد آبیاری با آب شور با شوری 2/1 دسی زیمنس بر متر بود. در هر یک از تیمارهای تلفیقی مذکور، ابتدا از آب شور برای خیس کردن زمین و سپس از آب غیر شور برای تکمیل آبیاری استفاده شد. شاخص های زراعی بررسی شده، شامل وزن خشک ساقه، وزن خشک برگ، وزن خشک اندام هوایی، ارتفاع بوته ها، و شاخص سطح برگ بودند. نتایج نشان داد در هر دو کشت، پس از تیمار شاهد، تیمار کاربرد یک سوم آب شور بهترین عملکرد را از نظر صفات فیزیولوژیکی گیاه و همچنین تعدیل شوری در نیمرخ خاک نسبت به سایر تیمارها دارد. هرچند اختلاف تیمار کاربرد یک سوم آب شور با تیمارهای یک دوم و دو سوم آب شور در قالب صفات برای آفتابگردان از نظر آماری (05/0 ≥ p) معنا دار نبود، در مورد سورگوم میانگین وزن خشک و شاخص سطح برگ در تیمار یک سوم آب شور تفاوت معناداری (05/0 ≥ p) با تیمار شاهد نداشت. همچنین، تیمار کاربرد یک سوم آب شور در هر دو کشت پس از تیمار شاهد کمترین میزان هدایت الکتریکی عصاره اشباع را در لایه های 0 تا 20 و 20 تا 40 سانتی متری (حدود 5/2 دسی زیمنس بر متر) و لایه 40 تا 60 سانتی متری (کمتر از 2 دسی زیمنس بر متر) نسبت به سایر تیمارها داشت. با توجه به نتایج این تحقیق، به نظر می رسد این گونه تلفیق آب شور و غیر شور، با هر نسبتی، کارایی بالایی در کاهش تاثیر تنش شوری بر گیاه و تعدیل املاح در نیمرخ خاک دارد.
    کلیدواژگان: تعدیل املاح، تلفیق آب شور و غیر شور، زابل، صفات فیزیولوژیکی، عملکرد آفتابگردان، عملکرد سورگوم
  • حدیثه رحیمی خوب*، عباس ستوده نیا، علیرضا مساح بوانی، علیرضا گوهری صفحات 183-193
    جمعیت دشت هشتگرد، به دلیل توسعه فعالیت های اقتصادی اجتماعی، رشدی سریع دارد. این رشد جمعیت به بهره برداری بیش از حد از منابع آب زیرزمینی و کمبود آب در بخش کشاورزی انجامیده است. از طرف دیگر، پدیده تغییر اقلیم می تواند کمبود منابع آب را در دوره های آتی تشدید کند. بنابراین، ارزیابی سامانه های منابع آب و کشاورزی این دشت به رویکردی جامع و چندرشته ای نیاز دارد. هدف این تحقیق شبیه سازی کمی و کیفی آثار تغییر اقلیم و رشد جمعیت بر سامانه های منابع آب و کشاورزی دشت هشتگرد با استفاده از مدل پویایی سیستم ها بود. بدین منظور از خروجی های مدل HadCM3، تحت سناریوهای انتشار A2 و B1، استفاده شد و مدلی بر مبنای رویکرد پویایی سیستم ها، با درنظرگرفتن تعاملات و بازخوردهای درون سیستم، توسعه یافت. نتایج نشان داد در دوره 2020 2039 شاخص آسیب پذیری در بخش کشاورزی از 1/0 به 27/0، تحت سناریوی انتشار A2 نسبت به سناریوی ادامه وضع موجود (B.a.U.)، افزایش می یابد؛ در حالی که این شاخص در دو بخش شرب و صنعت ثابت می ماند. در نتیجه، بخش کشاورزی بیشتر از دو بخش دیگر از تغییر اقلیم و رشد جمعیت آسیب خواهد دید.
    کلیدواژگان: پویایی سیستم ها، تغییر اقلیم، دشت هشتگرد، HadCM3
  • نادر سلامتی*، معصصومه دلبری، فریبرز عباسی، علی شینی دشتگل، پیمان افراسیاب، فاطمه کاراندیش صفحات 195-205
    در کودآبیاری کارایی مصرف کود زیاد و توصیه کودی راحت تر از روش سنتی و مقدار کود مصرفی به مقدار واقعی برداشت عناصر غذایی نزدیک تر است. به „منظور بررسی اثر تعداد تقسیط و سطوح مختلف کود اوره در روش کودآبیاری جویچه ای نیشکر بر عملکرد و برخی صفات کمی و کیفی نیشکر، آزمایشی به „صورت کرت های یک بار خردشده در قالب بلوک های کامل تصادفی، با سه تکرار، در قطعه„ای 25 هکتاری از مزارع کشت جدید (پلانت)، در اراضی کشت و صنعت نیشکر دهخدا، انجام شد. فاکتور اصلی تقسیط های کودی بود که در سه سطح (دو، سه، و چهار تقسیطی) اعمال شد. فاکتور فرعی مقدار کود مصرفی بود که در سه سطح (100، 80 و 60 درصد کود مورد نیاز، به „ترتیب معادل 350، 280، و 210 کیلوگرم کود اوره) اعمال شد. نتایج تجزیه تیمارهای آزمایشی نشان داد تیمار دوتقسیطی و60 درصد سطح کودی در همه صفات کمی و کیفی که شامل ارتفاع، عملکرد خالص نی، کارایی مصرف آب بر اساس نیشکر و شکر تولیدی، و کارایی مصرف کود برتر بودند (05/0p<). در تیمار دوتقسیطی مقادیر کارایی مصرف آب بر اساس نیشکر و شکر تولیدی و کارایی مصرف کود به „ترتیب برابر 474/7 کیلوگرم بر متر مکعب، 710/0 کیلوگرم بر متر مکعب، و 7/437 کیلوگرم بر کیلوگرم بودند. همچنین، در تیمار 60 درصد سطح کودی، مقادیر کارایی مصرف آب بر اساس نیشکر و شکر سفید و کارایی مصرف کود به„ ترتیب 533/6 کیلوگرم بر متر مکعب، 628/0کیلوگرم بر متر مکعب و 9/454 کیلوگرم بر کیلوگرم به دست آمدند. روش ارائه شده برای مدیریت بهینه مصرف کود می تواند به کاهش میزان کود مصرفی و درنتیجه آب شویی کمتر نیتروژن در کشت و صنعت„های نیشکری بینجامد و در نهایت سبب کاهش آلودگی آب های زیرزمینی و افزایش ضریب سلامت جامعه شود.
    کلیدواژگان: آبیاری سطحی، پلنت، شکر سفید، کارایی مصرف آب و کود، کشت و صنعت دهخدا، کودآبیاری، نیتروژن
  • میلاد ابراهیمی، وحیدرضا وردی نژاد *، ابوالفضل مجنونی هریس صفحات 207-220
    در این مطالعه کارایی مدل شبیه سازی رشد گیاه AquaCrop در پیش بینی عملکرد دانه، رشد ماده خشک، و پوشش گیاهی ذرت تحت مدیریت های مختلف عمق آبیاری و نیتروژن ارزیابی شد. آزمایش مزرعه ای با سه سطح نیتروژن شامل 0 و 150 و 300 کیلوگرم نیتروژن بر هکتار (به ترتیب N1 و N2 و N3) و چهار عمق آبیاری شامل 60، 80، 100، و 120 درصد تخلیه رطوبت خاک (به ترتیب I1، I2، I3، و I4) با سه تکرار طی دو سال و به صورت طرح بلوک کامل تصادفی اجرا شد. مدل AquaCrop بر اساس اطلاعات زراعی سال اول آزمایش واسنجی و سال دوم اعتبارسنجی شد. به طور کلی، مدل AquaCrop دقت بالایی در شبیه سازی رشد ذرت داشت. اما در سطح آبیاری I1 در تخمین ماده خشک و سطح کودی N1 در تخمین پوشش گیاه دقت کمتری نشان داد. متوسط ریشه میانگین مربعات خطای نرمال (NRMSE) تخمین عملکرد دانه در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب 89/7 و 86/4 درصد به دست آمد. در پیش بینی رشد ماده خشک، در سطح نیتروژن معین، افزایش تنش آبی باعث افزایش خطای پیش بینی ماده خشک توسط مدل شد. در همه تیمارها ماده خشک به صورت بیش برآورد پیش بینی شد و متوسط NRMSE پیش بینی رشد ماده خشک در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب 7/18 و 9/20 درصد محاسبه شد. همچنین، مدل AquaCrop رشد پوشش گیاهی در سطح نیتروژن N2 را با دقت بالا پیش بینی کرد؛ اما در سطوح نیتروژن N1و N3 به ترتیب خطای کم برآورد و بیش برآورد نشان داد. متوسط خطای ریشه میانگین مربعات (RMSE) تخمین پوشش گیاهی (کل تیمارها) در واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب 7/11 و 3/7 درصد محاسبه شد.
    کلیدواژگان
    کلیدواژگان: رشد پوشش گیاهی، رشد ماده خشک، شیراز، عملکرد دانه، مدل رشد گیاه
  • فاطمه نایب لویی، مهدی کوچک زاده*، کیومرث ابراهیمی، مهدی همایی، فریبرز عباسی صفحات 221-229
    آگاهی از مقدار و توزیع رطوبت در آبیاری زیرسطحی در مدیریت آب مزرعه اهمیت فراوان دارد. هدف این پژوهش شبیه سازی توزیع پساب در خاک با درنظرگرفتن اثر جذب ریشه و تبخیر از سطح خاک، تحت آبیاری قطره ای زیر سطحی، بود. بدین منظور، مزرعه ای آزمایشی انتخاب و کاهو در آن کاشته شد تا داده های مورد نیاز از آن جمع آوری شود. ویژگی های هیدرولیکی خاک با استفاده از داده های واقعی پتانسیل ماتریک و رطوبت حجمی خاک تعیین شد. پتانسیل ماتریک خاک در دامنه تانسیومتری به کمک تانسیومتر و رطوبت خاک، به وسیله دستگاه TDR، به دست آمد. برای شبیه سازی از مدل HYDRUS-2D استفاده شد. نتایج شبیه سازی مکانی نشان داد این مدل در نقاط دورتر از قطره چکان ها و با عمق بیشتر (03/0(RMSE= در مقایسه با نقاط نزدیک به قطره چکان و عمق کمتر (008/0RMSE=) نتایج بهتری ارائه می دهد. نتایج شبیه سازی زمانی نیز نشان داد مدل چهل و هشت ساعت پس از آبیاری (005/0 RMSE=) دقیق تر از یک ساعت پس از آبیاری عمل می کند (029/0RMSE=). بدین ترتیب، می توان دریافت، هنگامی که فرایندهای جذب آب به وسیله ریشه و تبخیر فعال است، مدل توانایی مناسبی برای شبیه سازی رطوبت خاک تحت آبیاری زیرسطحی دارد.
    کلیدواژگان: آبیاری زیرسطحی، پساب، شبیه سازی، HYDRUS
  • معصومه دلبری*، پیمان افراسیاب صفحات 231-244
    هدایت هیدرولیکی اشباع خاک یکی از پارامترهای اساسی در پروژه های زهکشی است. بنابراین، شناخت الگوی توزیع مکانی هدایت هیدرولیکی ضروری است. از طرفی، دست یافتن به چنین اطلاعاتی نیازمند اندازه گیری های متعدد هدایت هیدرولیکی و صرف وقت و هزینه بسیار است. انواع روش های کریجینگ می توانند برای برآورد و پهنه بندی هدایت هیدرولیکی خاک به کار روند. با این حال، مقادیر برآوردشده همواره با درصدی خطا همراه است. برخلاف کریجینگ، روش های شبیه سازی زمین آماری قادرند به موضوعات پیشرفته دیگر، مانند ارزیابی عدم قطعیت تخمین و استفاده از آن در فرایندهای تصمیم گیری، بپردازند. در این تحقیق، روش شبیه سازی متوالی گوسی (SGS) و روش غیر پارامتری شبیه سازی متوالی شاخص (SIS) برای مدل کردن عدم قطعیت تخمین هدایت هیدرولیکی خاک، در منطقه خیرآباد استان خوزستان، به کار رفت. 200 نقشه هدایت هیدرولیکی با احتمال وقوع یکسان به کمک روش های شبیه سازی تولید شد. نتایج نشان داد نقشه های شبیه سازی شده، برخلاف نقشه کریجینگ، می توانند هیستوگرام و نیم تغییرنمای داده های اولیه را به طور رضایت بخش بازتولید کنند. در زمینه عدم قطعیت، نتایج این تحقیق نشان داد واریانس کریجینگ مستقل از مقادیر داده هاست. بنابراین، محدودیت زیادی در استفاده از آن وجود دارد. نمودارهای صحت و نمودارهای عرض فاصله احتمال نشان داد مدل عدم قطعیت به دست آمده با روش SGS دقیق تر از مدل به دست آمده با روشSIS است؛ هرچند شاخص نکویی روش SGS (88/0) اندکی کمتر از روش SIS (94/0) به دست آمد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی متوالی زمین آماری، عدم قطعیت، نقشه احتمال، هدایت هیدرولیکی
  • جهانگیر عابدی کوپایی*، سمانه سلطانیان، مهدی قیصری صفحات 245-253
    خاک های گچی، که در طبقه خاک های مشکل آفرین قرار می گیرند، در بستر سازه های آبی ممکن است به صورت موضعی یا کلی سبب تخریب سازه شوند. یکی از روش های مقابله با این نوع خاک ها تثبیت و اصلاح خاک است. روش های مسلح کردن خاک شامل استفاده از تسمه های فولادی و روش های ژئوتکستایل و ژئوسنتتیک الیاف است. در این مطالعه به تاثیر الیاف پلی پروپیلن در دو طول 6 و 12 میلی متر با درصدهای متفاوت (05/0، 1/0، 15/0، و 25/0) بر پارامترهای برشی، مشخصات تراکمی، حدود اتربرگ، و نسبت باربری خاک پرداخته شد. نتایج استخراج شده در قالب طرح کاملا تصادفی به صورت آماری تجزیه وتحلیل و میانگین ها در سطح آماری 1 درصد (0.01P<) مقایسه شد. نتایج نشان داد هیچ یک از طول های الیاف پلی پروپیلن تغییر معناداری بر رطوبت بهینه و بیشترین وزن واحد حجم و چسبندگی خاک ایجاد نکرد. در حالی که هر دو طول الیاف نام برده سبب افزایش معنادار زاویه اصطکاک داخلی، ظرفیت باربری، و حد روانی و خمیرایی خاک شدند.
    کلیدواژگان: الیاف پلی پروپیلن، برش مستقیم، تراکم استاندارد، حدود اتربرگ، نسبت باربری
  • رضا گرمه، علیرضا فریدحسینی * صفحات 255-264
    محدودیت های ساختاری مدل های هیدرولوژیکی و عدم دسترسی به همه پارامترهای حوضه آبخیز همچنین عدم امکان تعیین دقیق شرایط مرزی و شرایط اولیه، واسنجی مدل های هیدرولوژیک را ایجاب می کند. با توجه به زمان بربودن واسنجی دستی، به ویژه هنگامی که داده ها کم و پارامترها فراوان اند، روش های واسنجی خودکار، مبتنی بر استفاده از روش های جست وجوی سیستماتیک در فضای چند بعدی، با استفاده از یک تابع هدف، بسیار سودمند است. در این مطالعه، نرم افزار HEC-HMS[1] همچون مدل شبیه ساز و الگوریتم هوش جمعی PSO[2] به مثابه مدل بهینه ساز عمل می کنند. برنامه نویسی مدل و فراخوانی HEC-HMSدر محیط برنامه MATLAB انجام گرفت. مدل تلفیقی ارائه شده در حوضه سد کارده، واقع در استان خراسان رضوی، بررسی شد. واسنجی مدل به کمک تابع هدف RMSE در سناریوهای مختلف سه رخداده مطالعه شد و نتایج دسته ای پارامتر با مقادیر متفاوت تولید کرد. سپس همه سناریوهای بررسی شده صحت سنجی شد و در انتها، با مقایسه مقادیر تابع هدف و ضریب همبستگی بین دبی های مشاهداتی و محاسباتی در رخدادهای مختلف، سه دسته پاسخ تولیدشده به منزله پاسخ های بهینه مدل معرفی شد. نتایج بر خاصیت عدم امکان حصول پارامترهای منحصر به فرد برای یک حوضه آبخیز تاکید داشت. این روش، با توجه به مشکل غیرمنفردبودن مجموعه جواب های مسئله واسنجی به منزله یک مسئله معکوس، می تواند در محدودکردن تعداد جواب های کاندید موثر باشد.
    کلیدواژگان: الگوریتم هوش جمعی PSO، مدل شبیه ساز HEC، HMS، واسنجی خودکار
  • صبا خواجه، شهلا پایمزد، مه نوش مقدسی صفحات 265-272
    سیستم های پایش از مقدمات لازم در طرح های مقابله با خشکسالی اند. تعیین شاخص مناسب یکی از اجزای سیستم های پایش است. در این تحقیق دو روش رویکرد احتمالاتی و شاخص پایداری اصلاح شده ((MSUI برای پایش دوره خشکسالی 1377 1380 در سیستم منابع آب زاینده رود ارزیابی و مقایسه شد. بدین منظور ابتدا، از بین شاخص های ترکیبی عملکرد مخزن، شاخص پایداری اصلاح شده برای منطقه مورد مطالعه انتخاب و خشکسالی بر اساس آن طبقه بندی شد. سپس، رویکرد احتمالاتی اجرا شد. نتایج نشان داد رویکرد احتمالاتی در اعلام هشدار زودهنگام خشکسالی سریع تر عمل می کند. بنابراین، جهت اعلام شروع وضعیت خشکسالی مناسب تر است. از طرف دیگر، شاخص پایداری اصلاح شده در طول دوره خشکسالی واکنش های مناسب تری نشان داد. بنابراین، استفاده هم زمان از دو شاخص معرفی شده می تواند در مدیریت و اعمال اقدامات لازم، هنگام شروع و در طول دوره خشکسالی، موثر باشد.
    کلیدواژگان: پایش خشکسالی، رویکرد احتمالاتی، شاخص ترکیبی عملکرد مخزن
  • درسا رنجکش ضیابری، مریم نوابیان*، محمدحسن بیگلویی، مهدی اسمعیلی ورکی صفحات 273-282
    برای بالابردن عملکرد محصول در اراضی شالیزاری استفاده از عناصر غذایی یا کودهای شیمیایی ضروری است. کاربرد کودهای شیمیایی در اراضی شالیزاری و آب شویی این کودها با آب آبیاری و باران به آلودگی آب های زیرزمینی این اراضی می انجامد. طراحی و مدیریت بهینه سیستم های زهکش، از جمله استفاده از زهکش کنترل شده، نقشی مهم در کاهش شوری و دیگر آلاینده های موجود در زه آب دارد. در این پژوهش، اثر زهکش کنترل شده دارای پوشش پوسته برنج بر مقادیر نیترات و نیتریت زه آب در شرایط مشابه حاکم بر اراضی شالیزاری بررسی شد. بدین منظور، زهکش کنترل شده با پوشش پوسته برنج به ضخامت 10 سانتی متر در عمق 40 سانتی متری خاک در مدل فیزیکی نصب شد و اثر دو تیمار غلظت کود در دو سطح 10 و 20 میلی گرم بر لیتر و مدیریت زهکشی در سه سطح بازکردن زهکش تا رسیدن به رطوبت اشباع، رطوبت ظرفیت زراعی، و 50 درصد رطوبت اشباع بر پارامترهای نیترات و نیتریت و اسیدیته زه آب بررسی شد. نتایج نشان داد مدیریت رطوبت 50 درصد اشباع در غلظت کود 10 میلی گرم بر لیتر در کاهش نیترات زه آب (08/12 میلی گرم بر لیتر) عملکردی بهتر دارد. همچنین، تیمارهای رطوبت ظرفیت زراعی در غلظت کود 10 میلی گرم بر لیتر و رطوبت 50 درصد اشباع در غلظت 20 میلی گرم بر لیتر به ترتیب بیشترین و کمترین نیتریت خروجی از زه آب را نشان دادند. با گذشت زمان اسیدیته زه آب به سمت اسیدیته نرمال سوق پیدا کرد.
    کلیدواژگان: اسیدیته، پوشش کربنی، رطوبت، شوری، کود نیتروژن
  • کاظم شاهوردی، محمد جواد منعم *، مجید نیلی صفحات 283-291
    یکی از رویکردهای موثر تحویل و توزیع آب در شبکه های آبیاری روش برحسب درخواست است که با توجه به ساختار هر شبکه قابل اجراست؛ اما به استخراج دستورالعمل بهره برداری نیاز دارد. در این تحقیق، مدل تعیین دستورالعمل بهره برداری روش برحسب درخواست با الگوریتم یادگیری تقویتی سارسای فازی (FSL) توسعه داده شد و در کانال E1R1 شبکه آبیاری دز آزمون شد. ورودی این الگوریتم دبی های درخواست شده و خروجی آن دستورالعمل بهره برداری سازه هاست. برای ارزیابی نتایج دو سناریویی که اجرا شد شاخص های ارزیابی عمق و دبی به کار رفت. نتایج نشان دهنده توانایی FSL در هم گرایی و استخراج الگوها بود. مثلا در سناریوی 1، که در آن دبی آبگیرهای 5 و 6 از 1/0 متر مکعب در ثانیه به 2/0 متر مکعب در ثانیه افزایش یافته است و سایر آبگیرها بسته اند، حداقل مقدار شاخص های راندمان و کفایت برابر 989/0 و 994/0 و حداکثر مقدار شاخص های خطای مطلق حداکثر و تجمعی برابر 4/8 و 4/7 درصد به دست آمد. با توجه به نتایج، FSL را می توان در تنظیمات سازه ها، به صورت دستی، برای روش های برحسب درخواست به کار برد.
    کلیدواژگان: توزیع و تحویل آب، دستورالعمل بهره برداری، یادگیری سارسای فازی
  • محمد گلشن، عطاالله کاویان*، حامد روحانی، اباذر اسمعلی عوری صفحات 293-303
    کارایی مدل های هیدرولوژیک در شبیه سازی مقدار رواناب در حوضه هایی با مساحت های مختلف متفاوت است. در این تحقیق، کارایی مدل SWAT در شبیه سازی مقدار رواناب حوضه آبخیز هراز، در زیرحوضه هایی با مساحت های مختلف ارزیابی شده است. برای این منظور، با استفاده از روش SUFI2 تحلیل حساسیت برای پارامترهای موثر در شبیه سازی مقدار رواناب منطقه انجام شد. پارامتر CN به منزله حساس ترین پارامتر انتخاب شد. مدل SWAT در ایستگاه های بررسی شده، زمان وقوع دبی اوج و مقدار دبی اوج را با کارایی بالا شبیه سازی کرد. ارزیابی نتایج شبیه سازی مدل برای دوره واسنجی با استفاده از نمایه های آماری R2و NS نشان داد که ایستگاه کره سنگ به ترتیب با ضرایب80/0 و 77/0 در مقایسه با سایر ایستگاه ها بیشترین دقت و ایستگاه پنجاب به ترتیب با ضرایب 68/0 و 55/0 کمترین دقت را دارد که بیانگر افزایش دقت مدل در حوضه هایی با وسعت های بزرگ است.
    کلیدواژگان: تحلیل حساسیت، روش SUFI2، واسنجی
  • جواد سیدمحمدی، لیلا اسماعیل نژاد، حسن رمضان پور، محمود شعبان پور صفحات 305-314
    ظرفیت تبادل کاتیونی خاک شاخصی حیاتی و مهم از کیفیت حاصل خیزی و ظرفیت توقیف آلاینده های خاک است. در این پژوهش، تغییرپذیری ظرفیت تبادل کاتیونی خاک با روش های کریجینگ و کوکریجینگ به کمک مولفه های اصلی به دست آمده از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک شامل رس، شن، سیلت، کربن آلی، هدایت الکتریکی، و pH بررسی شد. برای این منظور، 247 نمونه خاک از مناطق مرکزی استان گیلان جمع آوری شد. 75 درصد نمونه ها برای آموزش و 25 درصد برای آزمون استفاده شد. مولفه های اصلی اول و دوم 54/68 درصد از واریانس کل ویژگی های فیزیکی و شیمیایی را به خود اختصاص دادند. مولفه اول بیشترین همبستگی مثبت و معنادار را با ظرفیت تبادل کاتیونی خاک داشت (01/0>P، 81/0=r)؛ در حالی که مولفه دوم همبستگی معناداری با ظرفیت تبادل کاتیونی نداشت (19/0-=r). مولفه اول به منزله متغیر کمکی برای برآورد ظرفیت تبادل کاتیونی در روش کوکریجینگ استفاده شد. میانگین ریشه دوم خطا برای داده های آزمون در روش کریجینگ 159/0 و برای روش کوکریجینگ 118/0 به دست آمد. ضریب تبیین ارزیابی تقاطعی داده های آزمون برای روش کریجینگ 49/0 و برای روش کوکریجینگ 71/0 در سطح 1 درصد معنادار بود. نتایج نشان داد روش کوکریجینگ با متغیر کمکی مولفه اصلی اول، به دست آمده از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک، ظرفیت تبادل کاتیونی خاک را معتبرتر از روش کریجینگ برآورد می کند. علاوه بر این، مولفه های اصلی، که بیشترین همبستگی مثبت و معنادار را با متغیر وابسته دارند، بالاترین پتانسیل را برای برآورد متغیر وابسته به روش کوکریجینگ دارند.
    کلیدواژگان: درون یابی، کریجینگ، کوکریجینگ، نیم تغییرنما، GIS
  • معصومه مهدی زاده، عادل ریحانی تبار*، شاهین اوستان، صابر حیدری صفحات 315-330
    در این مطالعه تاثیر حذف ماده آلی بر ویژگی های واجذب فسفر در دوازده خاک آهکی بررسی شد. ماده آلی خاک های مطالعه شده، با استفاده از محلول هیپوکلریت سدیم (NaOCl)، در دمای اتاق حذف شد. آزمایش واجذب در ادامه آزمایش جذب در بالاترین غلظت اولیه فسفر (100 میلی گرم فسفر در لیتر) انجام گرفت. نتایج نشان داد مقدار واجذب فسفر بعد از حذف ماده آلی کاهش می یابد. داده های نگهداشت فسفر به وسیله معادلات فروندلیچ، لنگمویر، تمکین، ون های، گانری، و دابینین راداشکوویچ توصیف شدند؛ اما معادله لنگمویر از نظر آماری برازش بهتری به داده های نگهداشت فسفر نشان داد. حداکثر نگهداشت فسفر (b) محاسبه شده با معادله لنگمویر، بعد از حذف ماده آلی، در دامنه 1/392 تا 5/757 با میانگین 8/560 میلی گرم بر کیلوگرم بود که نسبت به شرایط قبل از حذف 4/7 درصد افزایش نشان داد. هم دماهای جذب و نگهداشت فسفر بر یک دیگر منطبق نشدند و پدیده پسماند مشاهده شد که حاکی از یکسان نبودن مکانیسم جذب و واجذب فسفر است. میانگین شاخص پسماند محاسبه شده با معادله فروندلیچ، پس از حذف ماده آلی، از 7/29 درصد به 1/18 درصد کاهش یافت. بعد از حذف ماده آلی حداکثر نگهداشت تئوری فسفر (qm) حاصل از معادله دابینین راداشکوویچ 8/6 درصد افزایش یافت. انرژی نگهداشت (E) حاصل از معادله دابینین راداشکوویچ قبل و بعد از حذف ماده آلی به ترتیب 19 و 25 کیلوژول بر مول محاسبه شد که طبق ادعای این معادله نشان دهنده نگهداشت شیمیایی فسفر در خاک های مطالعه شده است. نیاز استاندارد فسفر یا P0.2، که معیاری از نیاز کودی اکثر گیاهان زراعی برای تولید بهینه است، بعد از حذف ماده آلی بیش از دو برابر افزایش نشان داد.
    کلیدواژگان: ماده آلی، فسفر، واجذب همدما، هیپوکلریت سدیم
  • اصغر عزیزیان، علیرضا شکوهی، ابراهیم امیری تکلدانی * صفحات 331-342
    هدف این تحقیق بررسی اثر توان تفکیک مدل های ارتفاعی رقومی (DEMs) بر مقادیر شماره منحنی به دست آمده از روش WI-CN بود. این روش نوین به علت استفاده از مفاهیم مازاد رطوبت مدل نیمه توزیعی TOPMODEL به شاخص توپوگرافی و متعاقب آن مقیاس DEM استفاده شده وابستگی زیادی دارد. نتایج کاربرد این روش در حوضه آبریز کسیلیان به ازای ابعاد سلولی مختلف حاکی از آن بود که متوسط شماره منحنی حوضه به دست آمده از روش مزبور در ابعاد سلولی 50 متر در حدود 8/59 و در ابعاد سلولی 300 متر در حدود 8/71 است و این بدان معناست که اختلاف بین روش WI-CN و روش های متداول در برآورد CN با کاهش توان تفکیک DEM (بزرگ شدن ابعاد سلولی) افزایش می یابد. مثلا، حداکثر اختلاف بین روش WI-CN و روش های متداول در برآورد شماره منحنی حوضه با استفاده از DEM با ابعاد 50 متر 3/8 درصد و در صورت استفاده از DEM با ابعاد 300 متر 9/29 درصد است. بنابراین، با توجه به افزایش اختلاف بین روش های مذکور در اثر افزایش ابعاد سلولی باید هنگام استفاده از روش های مبتنی بر رطوبت مازاد اشباع برای استخراج نقشه های رستری CN، به خصوص در حوضه های فاقد آمار، دقت لازم به عمل آید و تعیین بهینه آن بر اساس توان تفکیک داده ها صورت پذیرد.
    کلیدواژگان: توان تفکیک مدل های ارتفاعی رقومی، روش WI، CN و مدل نیمه توزیعی TOPMODEL، شماره منحنی SCS
  • عبدالمجید لیاقت، اسماعیل مکاری قهرودی، حمیده نوری*، عباس ستوده نیا صفحات 343-351
    راندمان آبیاری یکی از شاخص های مهم ارزیابی سیستم های آبیاری است. هدف این پژوهش ارزیابی سیستم های آبیاری سطحی و تحت فشار با روش نئوکلاسیک راندمان (راندمان خالص و راندمان موثر) و مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج ارزیابی سیستم ها به روش کلاسیک است. بدین منظور، 2000 هکتار از اراضی تحت پوشش شبکه آبیاری قزوین، که انواع مختلفی از سیستم های آبیاری را شامل می شود، انتخاب شد. ارزیابی سیستم ها طی دو مرحله، اوایل و اواسط، از مرحله رشد در طول تابستان 13901391، انجام شد. نتایج نشان داد که راندمان کلاسیک آبیاری در روش سطحی در مراحل ابتدایی و اواسط رشد به ترتیب برابر با 9/5 و 8/27 درصد است. همچنین، در روش بارانی، پایین ترین مقادیر نتایج این ارزیابی به روش خطی مربوط بود (8/11 و 6/45 درصد به ترتیب در مراحل اولیه و اواسط رشد). بیشترین تفاوت مقادیر راندمان خالص و راندمان کلاسیک به سیستم آبیاری سطحی جویچه ای مربوط بود (2/41 و 9/44 درصد به ترتیب در مراحل اولیه و اواسط رشد). در همه سیستم های آبیاری بررسی شده و در هر دو مرحله ارزیابی، مقادیر راندمان موثر نسبت به راندمان خالص کمتر بود و مقادیر این تفاوت در سیستم آبیاری سطحی جویچه ای 1/37 و 2/22 درصد، به ترتیب در مراحل اولیه و اواسط رشد به دست آمد. نتایج به دست آمده در این پژوهش نشان داد راندمان موثر بیان بهتری در زمینه مناسب بودن مدیریت آبیاری در مقیاس مزرعه و نحوه انجام دادن آبیاری دارد؛ در حالی که راندمان خالص فقط مفهوم استفاده مجدد از تلفات مفید را در مقیاس مکانی بزرگ تر از مزرعه لحاظ می کند.
    کلیدواژگان: راندمان خالص، راندمان کلاسیک، راندمان موثر
  • نگین اشرف، فرهاد میرزایی، آرش محمدبیگی صفحات 353-361
    ارزیابی سیستم های آبیاری بارانی در حین اجرا جهت سنجش اهداف طراحی این سیستم ها مورد نیاز است. به این منظور در تحقیق حاضر، عملکرد هیدرولیکی سیستم آبیاری بارانی دورانی (دو دستگاه A و B) و کلاسیک ثابت با آبپاش متحرک ارزیابی شدند. در این خصوص، از شاخص های متداول ارزیابی استفاده شد. نتایج نشان داد سیستم آبیاری بارانی کلاسیک ثابت با آبپاش متحرک با ضریب یکنواختی 52/65 و راندمان پتانسیل ربع پایین 5/47 نسبت به بقیه عملکرد پایین تری دارد و سیستم آبیاری بارانی دورانی B با ضریب یکنواختی 36/88 و راندمان پتانسیل ربع پایین 28/74 عملکرد بهتری دارد. همچنین، ضریب یکنواختی رطوبت خاک زیر بال آبیاری بارانی دورانی A و B به ترتیب 35/81 و 77/85 به دست آمد که خیلی خوب است. نتایج همچنین نشان داد آبیاری بارانی کلاسیک بیشترین حساسیت را به وزش باد دارد که می تواند مهم ترین علت پایین بودن ضریب یکنواختی آن باشد.
    کلیدواژگان: آبیاری بارانی، ارزیابی، توزیع یکنواختی، رطوبت خاک، دورانی
  • مرضیه مالمیر، مجید خلقی، حمیدرضا ناصری، عبدالحسین هورفر صفحات 363-372
    در این مقاله، اثر نفوذپذیری به منزله مشخصه ای از محیط متخلخل و پخشیدگی مولکولی به منزله خصوصیتی از املاح بر جریان همرفتی در محیط های متخلخل درز و شکاف دار، با استفاده از مدل سازی های عددی مطالعه شده است. مدل مفهومی به صورت محیطی متخلخل دارای درز و شکاف های منظم عمودی و افقی در نظر گرفته شده است. چهار سناریوی مدل سازی با مقادیر متفاوت نفوذپذیری ماتریکس متخلخل و ضریب پخشندگی مولکولی در نظر گرفته شد. نتایج نشان می دهد با کاهش ضریب پخشندگی مولکولی، املاح به واسطه حرکت در درز و شکاف ها به عمق بیشتری از محیط متخلخل انتقال می یابند. همچنین، با افزایش نفوذپذیری ماتریکس متخلخل، سرعت جریان همرفتی افزایش و مقدار املاح بیشتری در محیط متخلخل جریان می یابد.
    کلیدواژگان: جریان و حمل املاح وابسته به چگالی، جریان همرفتی، محیط متخلخل درز و شکاف دار، مدل سازی عددی
  • سعید دلگرم، مرتضی رحیم پور، بهرام بختیاری، نسرین سیاری صفحات 373-383
    در این مقاله، در ایستگاه مورد مطالعه ای واقع در مزرعه دانشگاه شهید باهنر کرمان، با عرض جغرافیایی 15°30 شمالی و طول جغرافیایی 58°56، که به لایسیمتر وزنی الکترونیکی و دستگاه های اندازه گیری پارامترهای هواشناسی مجهز بود، با استفاده از 15 تصویر منتخب سنجندهMODIS، که مربوط به بهار و تابستان 1386 است، مقدار تبخیر تعرق واقعی در منطقه مطالعاتی برآورد و نتایج حاصله با داده های زمینی حاصل از لایسیمترهای موجود در منطقه مقایسه شد. نتایج قابل قبول RMSE برابر با 62419/0، NOF برابر با 09079/0 و EF برابر با 87636/0 به دست آمد. همچنین، ضریب تبیین 71/0 بین داده های مشاهداتی و محاسباتی نشان داد که این الگوریتم در برآورد تبخیر تعرق واقعی دقت بالایی دارد. پس از برآورد پارامترهای دمای سطح زمین، آلبیدو، شاخص های پوشش گیاهی، گسیلندگی سطح و تابش خالص با توجه به تفکیک پیکسل لایسیمتر در منطقه، نقشه توزیع مکانی تبخیر تعرق روزانه در سطح منطقه ترسیم شد.
    کلیدواژگان: تبخیر، تعرق واقعی، سنجش ازدور، لایسیمتر، MODIS، SEBAL
|
  • Mahdi Sarai Tabrizi, Mahdi Homaee *, Hosein Babazadeh, Fereydoon Kaveh, Masoud Parsinejad Pages 163-171
    Root water uptake when under water stress conditions can be quantitatively explained through appropriate mathematical functions. These functions can act as very useful tools in irrigation scheduling and field water management if they could adequately predict the plant response to water stresses. The objective followed in this study was to evaluate some root water uptake reduction functions when the plants under water stress conditions. Towards this end an extensive experiment was conducted with four different irrigation water levels including 120%, 100%, 80% and 60% of crop water requirement each in three replicates. The plants were subjected to water stress when they were at their three leaf stages. The daily matric potential was recorded through Theta Probes and plotting of soil water retention curve. The relative transpiration was obtained by measuring daily soil water contents. A comparison of the calculated statistics of maximum error, normalized Root Mean Square Error, modeling efficiency, coefficient of residual mass, and coefficient of determination indicated that all models are overestimating the daily root water uptake. However, the nonlinear model of Homaee et al., (2002) provided more reasonable results for root water uptake than the other models.The results further indicated that linear model of Feddes et al., (1978) and either of the nonlinear models of van Genuchten (1987) and Homaee et al., (2002) bear acceptable accuracy for estimating the accumulative relative root water uptake during the growth period.
    Keywords: Basil, Irrigation management, Root water uptake models, Water stress
  • Saeed Ghaedi, Peyman Afrasiab*, Abdolmajid Liaghat, Isa Khammari Pages 173-182
    In recent years, use of brakish water in agriculture, through either mixing fresh and saline water prior to irrigation or through an alternate use of saline and fresh water has become the focus of attention. The aim followed in this study was to investigate the effect of different levels of saline and non-saline water and as well the way of their being mixed on the sunflower and sorghum crops and also on the control and adjustment of salts within soil profile. To follow the aim, an experiment was performed within a randomized complete block design of six treatments and three replications for either of sorghum and sunflower crops (36 blocks in total) in the experiment al fields of Zabol University within 2012-2013. Treatments included control (100 % freshwater), treated with two-third salty, one-half salty, one-third salty, 90% salty, and finally 100% salty water. The investigated cropping indices were comprised of dry weight of stem, leaf and aerial organs of the plant, plant height, and leaf area index. The results indicated that, for both crops, one-third salt treatment had the second most acceptable performance in terms of agronomy measures and also the abundance of salt in the soils profile, as after control. However the difference between one-third and both one-half and two-third treatments for most attributes as for sunflower was not statistically (p≤0.05) significant. Also, for sorghum the average dry weight and leaf area index in one-third treatment was not significantly different from control. Moreover, one-third treatment for either plant has the second lowest EC in layers 0-20 and 20-40 cm (about 2.5 dS/m) and 0-60 cm (less than 2 dS/m), after control. According to the results, it seems that the proposed method of salt and fresh water mixing in any way, highly decreases salt stress on plant, and diminishes salt accumulation in the soil profile.
    Keywords: Saline, non, saline water mixing, Salt adjustment, Physiological properties, Sorghum, Sunflower, Zabol
  • Hadisseh Rahimikhoob*, Abbas Sotoodehnia, Alireza Massah Bavani, Alireza Gohari Pages 183-193
    The population of Hashtgerd plain is rapidly on the growth, as a result of socio-economic developmental activities. This excessive population growth leads to increased groundwater withdrawal and water shortages especially in the agricultural sector. Furthermore, climate change can also exacerbate the water shortages in the coming decades. Thus, on assessment of water resources along with agricultural systems on this plain which requires a comprehensive and multidisciplinary approach is demanding. The objective followed in this study was to simulate the qualitative and quantitative impacts of climate change and population growth on water resources and agricultural systems in Hashtgerd plain, employing system dynamics model. HadCM3 model made use of to evaluate climate change impacts under B1 and A2 emission scenarios as well as a model based on system dynamics approach were developed by considering the interaction and feedbacks among sub-systems. The results revealed that, during the period of 2020 to 2039 the vulnerability index in agricultural sector increased from 0.1 to 0.27 under A2 emission scenario while it was fixed in either of the domestic or industrial sectors. It was finally concluded that the, agricultural sector will be more vulnerable to climate change and population growth in comparison with the other two sectors.
    Keywords: Climate change, System dynamics, HadCM3, Hashtgerd plain
  • Nader Salamati*, Masumeh Delbari, Fariborz Abbasi, Ali Sheini Dashtgol, Peyman Afraseyab, Fateme Karandish Pages 195-205
    Fertigation offers ease and efficient application of fertilizers, in contrast with the traditional application methods. In fertigation, the volume amount of fertilizer applied is about e94 al to the actual amount of nutrient need and, uptake by the plant. Nutrient leaching can be controlled by adjusting the fertilizer application rate in each and every fertigation event as based upon crop root depth. The aim followed in this study was to investigate the effects of split application of different rates of urea on yield and on some quantitative as well as qualitative attributes of furrow-irrigated sugarcane in a plantation 25 hectare of a newly planted farm belonging to the Dehkhoda Sugarcane Agro-Industry. A split plot experiment was conducted in the framework of a randomized complete block design of three replications. The main factor consisted of split application of fertilizer at three levels of: two, three and four splits. The sub-main factor was comprised of different amounts of fertilizer applied (350, 280 and 210 kg of urea corresponding to 100%, 80% and 60% fertilizer requirements, respectively). The results revealed that the two split treatment of with 60% fertilizer level was the mast preferred treatment in terms of all the quantitative and qualitative attributes and while two split treatment was the most acceptable treatment in terms of water use efficiency of sugarcane, extraction as white sugar of well as fertilizer use efficiency, with the figures of 7.474 and 0.710 kg/m3 and 437.7 kg/kg of urea, respectively. Moreover, the treatment of 60% fertilizer level performed better in terms of water use efficiency of sugarcane, white sugar and fertilizer use efficiency, amounting to 6.533 and 0.628 kg/m3 and 454.9 kg/kg of urea, respectively. The proposed methodology for optimum management of fertilizer application may result in a reduction of fertilizer use and nitrogen leaching from sugarcane agro-industry companies, farm soils. This would reduce groundwater pollution white increasing the community’s health.
    Keywords: Fertigation, surface irrigation, Nitrogen, water use Efficiency, Fertilizer use Efficiency, white sugar, plant, Deh, khoda Agro, Industry
  • Milad Ebrahimi, Vahid Reza Verdinejad*, Abolfazl Mjnooni, Heris Pages 207-220
    The performance of crop growth simulation model, Aqua Crop was evaluated to predict grain yield, biomass and canopy cover in maize growth under different management conditions of depth of irrigation (I) and nitrogen (N) application. A field experiment was conducted with three levels of N comprise of: 0, 150 and 300 kg N ha-1 (N1, N2 and N3) along with four depths of irrigation, corresponding with 60, 80, 100 and 120 percent of soil water depletion (I1, I2, I3 and I4), in the framework of a randomized complete block design of three replications during 2002-2004. AquaCrop model was calibrated and then validated as based upon field data collected respectively from the first and second year of the experiment. Based upon the results obtained the AquaCrop model simulated the maize’s grain yield with a high precision under different levels of nitrogen fertilizer and irrigation depths. In total, the AquaCrop model exhibited a high precision in simulation with respect to maize growth. However, the model indicated low precision in the I1 irrigation level treatment for biomass prediction and N1 nitrogen level as regards canopy cover prediction. The average normalized Root Mean Square Error of grain yield prediction for the calibration and validation cases were calculated as 7.89 and 4.86 percent, respectively. For biomass growth in a special nitrogen fertilizer level, increasing water stress causes an increase in the biomass prediction error as reflected by the model. Biomass (in all treatments) was predicted as over-estimated with the average normalized Root Mean Square Error for calibration and validation being obtained as 18.7 and 20.9 percent, respectively. AquaCrop model predicted canopy cover growth of maize under N2 nitrogen level with a high precision; but within the N1 and N3 nitrogen levels they were under and over-estimated, respectively. The average Root Mean Square Error (RMSE) of percent canopy cover for all the treatments in calibration and validation were obtained as 11.7 and 7.33 percent, respectively.
    Keywords: Canopy Cover Growth, Biomass Growth, Shiraz, Grain yield, Crop Growth Model
  • Fatemeh Nayebloie, Mahdi Kouchakzadeh*, Kumars Ebrahimi, Mahdi Homaee, Fariborz Abbasi Pages 221-229
    Information on water soil content and its distribution is vital for field water management in subsurface irrigation. The objective followed in this study was to simulate the extent of wastewater distribution taking into account root water uptake and evaporation from the soil surface under, subsurface drip irrigation system. In this regard, a field experiment was conducted with lettuce as the crop, to collect the required data. Soil hydraulic properties were obtained through an assessment of in-situ soil water pressure heads as well as water contents. Soil matric potentials, under tensiometery range, were obtained by use of tensiometers and the related water contents by a TDR instrument. For the simulation purposes, the HYDRUS-2D model was made use of. The model performance was evaluated by comparing the measured us the predicted values using Root Mean Square Error (RMSE) statistics. The results of the spatial simulation revealed that this model provides more appropriate results in locations farther away, and deeper than The drippers (RMSE=0.03) as compared with the points adjacent to the droppers and less deeper ones (RMSE=0.008). The results of the temporal simulation showed that the model worked more accurately within 48 hrs after irrigation (RMSE=0.005) rather than one following the start of irrigation (RMSE=0.029). Therefore, it can be concluded that soil water content in subsurface drip irrigation system can be reasonably simulated while root water uptake and evaporation processes are both actively going on.
    Keywords: simulation, subsurface irrigation, wastewater, HYDRUS
  • Masoomeh Delbari, Peyman Afrasiab Pages 231-244
    Soil saturated hydraulic conductivity is a key parameter needed in many projects including drainage. So it necessitates knowing about the spatial distribution pattern of hydraulic conductivity. However, to obtain the knowledge, it is needed to have a lot of field measurements carried out which is time consuming, tedius, and costly. Different types of kriging can be used for estimating and mapping hydraulic conductivity over a study area. However, the estimated results contain some uncertainties. Unlike kriging, stochastic simulation can be used to model the estimation uncertainty and incorporate it into the decision-making processes. In this paper, Sequential Gaussian Simulation (SGS) and non-parametric Sequential Indicator Simulation (SIS) approaches were employed to model the uncertainty attached to the hydraulic conductivity estimates in KheirAbad plain in Khozestan. A number of 200 equally probable simulated maps of hydraulic conductivity were generated through either of the methods. The results revealed that unlike the kriged map, the simulated maps could reproduce the histogram and semivariogram of the raw data, reasonably well. Regarding local uncertainty, the results showed that the kriging variance does not depend on the actual data values and so there is a limitation in its use. The accuracy plot and width of probability interval plot indicated that the uncertainty model obtained through SGS is more accurate than that obtained through SIS; however the goodness coefficient was slightly smaller for SGS (0.88) than for SIS (0.94).
    Keywords: Hydraulic conductivity, uncertainty, geostatistical stochastic simulation, probability map
  • Jahangir Abedi Koopaei*, Samaneh Soltanian, Mahdi Gheisari Pages 245-253
    The presence of gypsiferous soils classified as problematic soils in the context of hydraulic structures may cause structural damage within either local or global measures. Soil stabilizing and improving is considered as a method or technique of dealing with these types of soils. Methods of soil reinforcing could be conducted through the followings: utilization of steel strap, geotextile, geosynthetics, as well as fibers. The effect of polypropylene fibers (6 and 12 mm in length) of different percentages (0.05, 0.1, 0.15, and. 25) on shear parameters, density specifications, Atterberg limits, and soil bearing capacity is investigated in the present study. The obtained results were statistically analyzed in a completely randomized design, with their means compared at a statistical level of 1% (P<0.01). Results show that none of the polypropylene fibers significantly affects water content, maximum dry weight per unit volume and soil adhesion. This is while either length of the mentioned fibers significantly increase the angle of internal friction, bearing capacity, as well as the liquid and plastic limits of soil (Atterberg limits).
    Keywords: Gypsum soil, Polypropylene fibers, Standard density, Atterberg limits, CBR, Direct Shear Test
  • Reza Garmei, Ali Reza Faridhosseini* Pages 255-264
    Structural constraints of hydrological models and a lack of access to all the parameters of watershed along with an impossibility of determining the boundary and initial conditions, necessitates the need for calibration of hydrological models. As manual calibration is tedious, especially in the face of limited data and plenty of parameters, automatic calibration methods, employing a systematic search in a multidementional space, could be in finding suitable parameter sets through at least one objective function. Throughout the present work HEC-HMS acts as the simulation model and PSO as the optimization one. The HEC-HMS programming was done through MATLAB. The proposed integrated model was implemented for Kardeh dam basin in Khorasan Razavi province. The Model calibrated through RMSE objective function in three-event different scenarios led to the bunch of different parameters. All scenarios were validated and a comparison of objective function values as well as correlation coefficient between the observed and simulated discharge done. Results indicated three sets of solutions as an optimal solution, which emphasized the impossibility of obtaining unique parameters for a river basin. This method of solution, because of non-unique solution for calibration, would be helpful as an inverse problem which can limit the number of candidate answers.
    Keywords: Swarm intelligence algorithms of PSO, HEC, HMS simulation model, Automatic calibration
  • Saba Khajeh *, Shahla Paimozd, Mahnoosh Moghaddasi Pages 265-272
    Assignment of appropriate indices constitutes an important component of a monitoring system necessary for the planning of drought encounter plans. The probabilistic approach and the combinational reservoir index methods were assessed and compared, to monitor the drought period of 1998-2000 in Zayandeh Rud basin. To follow the purpose, the MSUI index was initially selected from among the combinational indices for the mentioned basin and then the drought classified accordingly. Within the next stage probabilistic approach was determined as based on the site conditions itself based upon, the classification done. The results revealed that the probabilistic approach performed faster in early warnings and so the index was more suitable in indicating the drought occurrence. On the other hand MSUI index revealed a more appropriate performance during the drought period. Finally it is recommended that a joint application of the two indices can be more useful for management and taking of the necessary measures during, and as well, within the initiation span of a drought.
    Keywords: Drought monitoring, Probabilistic approach, Combinational reservoir index
  • Dorsa Ranjkesh Ziabari, Maryam Navvabian*, Mohammad Hasan Beigloei, Mehdi Esmaeili Varaki Pages 273-282
    On paddy rice fields, as practiced in the case of the use of nutrients or chemical fertilizers is indispensable for high yields. The use of chemical fertilizers in paddy rice fields together with their being leached through either irrigation, or rain water leads to ground water pollution. Optimum design and management of drainage systems including the reuse of controlled drainage water play an important role in reducing slots as well as other contaminants in the drain water. Throughout the present study, the effect of controlled drainage with an application of rice husk envelopes on the quantity of drain water’s nitrate and nitrite (in similar conditions prevailing on paddy rice fields) was investigated. Controlled drainage together with rice husk envelope of 10cm thickness, installed at 40cm of soil depth was scrutinized within the scope of the physical model. The effects of two fertilizer treatments at two levels of 10 and 20 mgr/l as well as drainage management at three levels of: opening the drain to reach saturation, field capacity or 50% saturation, on drain water’s nitrate, nitrite and acidity parameters were investigated. The results revealed that the 50% saturation management together with a concentration of 10 mgr/l of fertilizer presented the most acceptable performance in reducing the drain water’s nitrate (12.08 mgr/l). Also the treatments of field capacity moisture at a concentration of 10 mgr/l of fertilizer and 50% saturation moisture at a concentration of 20 mgr/l of fertilizer respectively led to the highest vas lowest nitrate seepages through the drain water. With a lapse of time, the drain water’s acidity shifted to a normal.
    Keywords: Acidity, Carbon envelope, Humidity, Nitrogen Fertilizer, Salinity
  • Kazem Shahverdi, Mohammad Javad Monem *, Majid Nili Pages 283-291
    The on-request system is considered as one of the effective water distribution and delivery systems. It can be applied to currently available irrigation networks but, the main challenge for its application is the extraction and provision of appropriate operational instructions. The main objective followed in the research the development of Fuzzy Sarsa reinforcement Learning (FSL) model for extracting operation al scheduling for the on request irrigation systems. The FSL is to be evaluated in the E1R1 canal of Dez network. Requested discharges are the input of the algorithm and the output comprised of the optimum operational instructions. Water depth and flow performance indicators were made use of for an evaluation of the two performed scenarios. In scenario No. 1, as an exemplary sample, in which turnouts No. 5 and 6 demands increase from 0.1 to 0.2 m3/s while the other turnouts are closed, the minimum values of efficiency and adequacy indicators were recorded as 0.989 and 0.994; and while maximum and average values of water depth deviations being obtained 8.4% and 7.4%, respectively. Considering the results, FSL can be applied as manual adjustment of the structures available on the present irrigation networks for a determination of the operational instructions.
    Keywords: Fuzzy Sarsa Learning, Operational instructions, Water Distribution, Delivery
  • Mohammad Golshan, Ataollah Kavian*, Hamed Ruohani, Abazar Esmali Ouri Pages 293-303
    The performances of the hydrological models differ in simulating runoff within basins of various areas. The main objective followed here was to perform a multi-site (spatially distributed) calibration and validation of SWAT using monthly observed flows from 4 gauging stations in Haraz River and as well to assess the model’s capability in performing reliable simulations at spatial scales smaller than those in the calibration phase. To follow the purpose, sensitivity analysis performed, making use of SUFI2 method indicated which parameters to be used in autocalibration. CN parameter was chosen as the most sensitive one. The model simulated the time to peak as well as peak flow discharge with a highly suitable performance in the studied areas. The predicted monthly streamflow matched the observed values, with R­2 and NS of 0.80 and 0.77, respectively during calibration along with 0.87 and 0.75, respectively during validation. However, values of NS for sub catchments ranged from 0.55 to 0.73 during calibration, and 0.70 to 0.77 during validation. Findings indicate that the model performance works more appropriately in large area basins.
    Keywords: Calibration, Sensitivity analysis, SUFI2 Method
  • Javad Seied Mohammadi*, Leila Esmaeilnejad, Hasan Ramezanpour, Mahmood Shabanpoor Pages 305-314
    Soil Cation Exchange Capacity (CEC) is an important vital indicator of soil fertility and as well, of pollutant sequestration capacity. Throughout the present study, spatial variability of soil CEC was investigated Through Kriging and corking with the principal components derived from soil physico-chemical properties including texture, (clay, sand, and silt content), organic carbon, electrical conductivity as well as pH. To follow the purpose, 247 soil samples were collected from central areas of Guilan province. Seventy five percent of the soil samples were used for training and 25% for testing. The first two Principal Components (PC1 and PC2) together explained 68.54% of the total variance of soil physico-chemical properties. PC1 explained the highest significantly positive correlation with CEC (r=0.81, P<0.01), whereas there was no significant correlation observed between CEC and PC2 (r=-0.19). PC1 was then used as an auxiliary variable in cokriging method for the prediction of soil CEC. Root mean square error of kriging for the test dataset was found 0.159 and that of cokriging for the dataset amounted to 0.118. The cross-validation determination coefficient (R2) for the test dataset was recorded 0.49 for kriging while 0.71 for cokring at a 0.01 level. The results show that interpolation through cokriging, with an auxiliary variable PC1 derived from soil physico-chemical properties, proves more reliable than through kriging. In addition, the principal components that bear the highest positive significant correlation with the dependent variable are of the most potential for prediction through cokriging.
    Keywords: Cokriging, GIS, Interpolation, Kriging, Semivariogram
  • Masumeh Mahdizadeh, Adel Reyhanitabar*, Shahin Oustan, Saber Heidari Pages 315-330
    The effect of organic matter removal on retention and desorption characteristics of phosphorus (P) was studied in 12 calcareous soils. Soil organic matter was removed through an application of sodium hypochlorite (NaOCl) solution at room temperature. To evaluate the characteristics related to P release, desorption experiments following adsorption ones were performed at the highest initial concentration of phosphorus (100 mg P L-1). The results revealed that the amount of P desorption decreased following a removal of organic matter. P retention data were adequately described through Freundlich, Langmuir, Temkin, Gunary and Dubinin Radushkevich equations, but the most appropriate model was found to be the Langmuir Equation. Phosphorous retention maxima,b, calculated from Langmuir equation after soil organic matter removal ranged from 392.1 to 757.5 with a mean value of 560.8 mg/kg,which showed an increase of 7.4 % over the previously soil organic matter removal. Phosphorus retention and sorption isotherm showed hysteresis which indicates retention and desorption mechanisms not being the same. The mean hysteresis indices calculated from Freundlich decreased from 29.7 to 18.1 % after a removal of organic matter. Also, after organic matter removal, maximum P retention (qm) calculated from Dubinin Radushkevich equation increased by 8.6 %. The energy of P retention calculated from Dubinin Radushkevich model was 19 and 25 kJ mol-1, before and after organic matter removal, respectively, which, according to this equation, represents the chemical retention mechanism of P in the studied soils. The P standatd requirement, P0.2, a measure of the P fertilizer reqired for optimal production, increased more than twice following soil organic matter removal.
    Keywords: Desorption, Isotherm, Organic matter, Phosphorus, Sodium hypochlorite
  • Asghar Azizian, Alireza Shokoohi, Ebrahim Amiri Tokaldany* Pages 331-342
    The effects of DEM resolution on the curve number values as. Based on WI_CN method is addressed in the present research. This method, due to a use of TOPMODEL’s excesses saturation concept, is considerably dependent on the topographic index and subsequently on DEM cell sizes. The results of WI_CN method application in the Kasilian watershed for different DEM cell sizes indicated that the watershed averaged curve number in DEMs with resolutions of 50 and 300 meters amount to 59.8 and 71.8, respectively, which means when DEM resolution gets coarser the difference between WI_CN method and common methods (derived CN using GIS and RS techniques) increases. For instance the maximum differences observed between the two methods (in 50 and 300 meter cell sizes) are 8.3% and 29.9%, respectively. Therefore, when making use of the saturation excess based methods for deriving curve number raster maps, especially in ungauged watersheds, DEM resolution effects should be defined with respect to data resolution.
    Keywords: DEM Resolution, SCS Curve Number, WI, CN method, Semi distributed Model: TOPMODEL
  • Abdol Majid Liaghat, Esmaiil Mokari Ghahroodi, Hamideh Noory*, Abbas Sotoudenia Pages 343-351
    One of the most important performance indicators in as evaluation of the irrigation systems is the efficiency. The objective followed in this study was to evaluate surface and sprinkler irrigation systems with the neoclassical concept of efficiency, net efficiency and effective efficiency, and to compare the results with those of evaluation through systems of classical approach. Two thousand ha of land under Qazvin irrigation network (equipped with various types of irrigation systems) were selected. Evaluation of the systems was performed in two stages, of initial and mid-crop growth during the summer season of 2012. The results of the evaluation, using classical approach for furrow irrigation system were recorded as 5.9 and 27.8% for primary vs middle growth stages, respectively. The lowest efficiency for sprinkler systems was related to Linear-move system (11.8 and 45.6 % within the primary vs middle growth stages, respectively). The most conspicuous difference between neoclassical vs net efficiency was related to furrow irrigation system (41.2 and 44.9 % for primary vs middle growth stages, respectively). The values of effective efficiency were less than those of net efficiency, for all the irrigation systems and for both stages of the evaluation. The differences for furrow irrigation system were obtained as 22.2 and 37.1% within the primary vs middle growth stages, respectively. The results obtained finally indicated the concept that the effective efficiency presents a suitable expression regarding irrigation management and method at a farms, scale whereas net efficiency considers the concept of the reuse of waste water on spatial scales, larger than the field size.
    Keywords: Classical efficiency, Effective efficiency, Net efficiency
  • Negin Ashraf *, Farhad Mirzaei, Arash Mohammadbeigi Pages 353-361
    Evaluation of sprinkler irrigation systems while in operation is indispensable for the assessment purposes. Throughout the present study, the performances of hydraulic center -pivot sprinkler irrigation systems (A.B) and solid-set irrigation system equipped with portable sprinklers were evaluated. Within this concept, the common indicators of assessment were made use of. The results indicated that the solid-set irrigation system with Cu 65.52 and PELQ 47.5 is of a lower performance in comparison with the others. Also, sprinkler irrigation system B with a Cu of 88.36 and PELQ of 74.28 is of a better performance than the others. Soil moisture uniformity coefficients under irrigation systems A, B along the lateral pipes were respectively recorded as 81.35 and 85.77 which are very acceptable. The results also indicated that an irrigation system is the most sensitive to wind, which can best be the reason for low coefficients of uniformity.
    Keywords: Efficiency, Sprinkler irrigation, Uniformity distribution, Center, pivot, Applied efficiency, Soil moisture
  • Marzieh Malmir, Majid Kholghi, Hamidreza Nassery, Abdolhossein Hoorfar Pages 363-372
    Local differences in fluid density have important role in contaminant transport. Study of variable-density flow and solute transport in fractured porous media is necessary to figure out phenomena like contaminant transport of high density. In this research, the effect of permeability and molecular diffusion, respectively as a characteristic of porous medium and solute, on convective flow in fractured porous media has been studied using numerical modeling by FRAC3DVS/Hydro Geosphere (HGS) model. Conceptual model has been considered as a porous medium contained regular vertical and horizontal fractures. Four scenarios of different porous matrix permeability and free-solution diffusion coefficients have been taken account into the modelling process. The results indicated various patterns of solute transport in fractured porous medium in four different scenarios. So that, in the first one with high molecular diffusion coefficient, the solute is diffused into porous matrix from fractures symmetrically. While in the second scenario, with low molecular diffusion coefficient, the solute is transported in deeper depth and is diffused into porous matrix from fractures in an uprising way, in opposite direction of the contaminant entrance direction. In the next scenario, the more porous matrix permeability, the more convective flow velocity and solute transport in porous matrix. Finally, less differences between the matrix and fracture permeability in the last scenario leads to decrease of the fracture effects on the convective flow pattern, so that flow pattern in the fractured porous medium becomes similar to flow pattern in the homogenous porous medium.
    Keywords: fractured porous media, density dependent flow, solute transport, convective flow, numerical modeling, FRAC3DVS, HydroGeoSphere (HGS) model
  • Saeed Delgarm*, Morteza Rahimpour, Bahram Bakhtiari, Nasrin Sayari Pages 373-383
    Determination of evapotranspiration in broad zones and within appropriate time intervals is an efficient tool for optimal management of water resources. SEBAL model is one of the algorithms, being paid much attention to in estimating evapotranspiration by use of satellite images. In this paper, we estimated the actual rate of evapotranspiration was estimated by use of fifteen elected images of MODIS sensor, belonging to year 1386, with the obtained results being compared with ground data recorded through region lysimeters. These studies were carried out in an area located on the Shahid Bahonar University farm (latitude and longitude of 30˚15˝N and 56̊58˝E) equipped with electronically weighing lysimeters and other meteorological parameter measuring devices. The acceptable results of RMSE, NOF and EF were obtained respectively about 0/62419, 0/09079 and 0/87636. Also, coefficient of determination (R2) of 0/71 between the observed and computational data was indicative of the fact that, this algorithm benefits from a high accuracy in estimating actual evapotranspiration. Following an estimation of the parameters of the Earth's surface temperature, albedo, vegetation cover indices, surface emissivity and net radiation (according to the separation of lysimeter pixel in the region), spatial distribution map of the daily evapotranspiration in the area was drawn.
    Keywords: Actual evapotranspiration, SEBAL, remote sensing, lysimeters, MODIS