فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال پنجم شماره 2 (زمستان 1394)
  • سال پنجم شماره 2 (زمستان 1394)
  • تاریخ انتشار: 1394/12/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محبوبه قبادی، حامد ابراهیمیان، فریبرز عباسی صفحات 1-13
    محدود بودن منابع آب کشور باعث شده است که افزایش راندمان آبیاری به عنوان یکی از راهکارهای اساسی در افزایش بهره وری آب در مزرعه مطرح گردد. هدف این پژوهش استفاده از یک مدل شبیه سازی فصلی آبیاری جویچه ای به منظور تعیین شاخص های عملکرد آبیاری برای حالت های مختلف کم آبیاری، دور آبیاری و دبی ورودی در دو مزرعه واقع در کرج (مزارع پردیس کشاورزی دانشگاه تهران و موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر) با هدف کاهش تلفات آب آبیاری و افزایش یکنواختی توزیع آب بود. نتایج نشان دادند مزرعه پردیس به دلیل بافت خاک سنگین تر و طول جویچه کوتاه تر تلفات رواناب بیشتری نسبت به مزرعه دیگر داشته و هرچه دبی و دور آبیاری کمتر شد مقدار راندمان کاربرد آبیاری افزایش یافت، به طوری که در دوره ای آبیاری بیشتر با کاهش دبی از 0/64 لیتر بر ثانیه به 0/22 لیتر بر ثانیه، مقدار راندمان حدود 40 درصد افزایش داشت، همچنین بیشترین مقدار راندمان در دور آبیاری 3 روز و دبی 0/22 لیتر بر ثانیه اتفاق افتاد. تلفات نفوذ عمقی در مزرعه موسسه تحقیقات بیشتر از مزرعه پردیس بود. همچنین در دبی ها و دورهای آبیاری کمتر (مانند دور آبیاری 3 روز و دبی 0/3 لیتر بر ثانیه در مزرعه موسسه تحقیقات و دور آبیاری 3 روز و دبی 0/22 لیتر بر ثانیه در مزرعه پردیس)، تفاوت بین مقادیر حداقل و حداکثر رطوبت خاک در هر دو مزرعه کمتر بود. مدل شبیه سازی فصلی توانایی خوبی در ارزیابی عملکرد آبیاری جویچه ای در شرایط مختلف مدیریت آب در مزرعه داشت.
    کلیدواژگان: راندمان آبیاری، رطوبت خاک، رواناب، شبیه سازی، نفوذ عمقی، یکنواختی
  • حدیث دقیق، حسین حسن پور درویشی، سید حبیب موسوی جهرمی صفحات 15-28
    طراحی نادرست سدهای خاکی و سنگریزه ای با ضرایب اطمینان نامناسب به هر دلیل ممکن، در مواقع سیلابی موجب می شود که در این گونه سدها آبشستگی درونی، مستغرق شدن شیروانی پایین دست و در مواقعی تخریب آن ها را به دنبال داشته باشد. تخریب سد های خاکی و سنگریزه ای از یک سو و حجم زیاد جریان سیلاب از سوی دیگر می تواند بستر های سیل گیر و در سطح گسترده تر سطح حوضه های آبریز مربوطه را تخریب نموده، موجب کنده شدن درختان و پوشش گیاهی می شوند و در زمان فروکش سیلاب موجب پوشیده شدن سطح حوضه ها از مواد رسوبی به ضخامت زیاد می شوند. لذا طراحی صحیح و حصول ضرایب اطمینان مناسب و مطمئن موجب جلوگیری از این گونه خسارت ها و خسارت های مشابه است. به منظور بررسی پایداری سد های خاکی، مجموعه ای از مطالعات و آزمایش های ژئوتکنیکی شامل آزمایش های صحرایی و آزمایشگاهی بر روی خاک منطقه سد دریاچه چیتگر انجام گرفت. سپس با استفاده از نرم افزار المان محدود PLAXIS، چهار مدل عددی با در نظر گرفتن جنس لایه های مختلف فونداسیون و بدنه سد، برای سد خاکی همگن و غیر همگن بر روی بستر درشت دانه و ریزدانه شبیه سازی و نتایج مورد بررسی قرار گرفت. با تجزیه و تحلیل نتایج مدل مشخص گردید که در سد های خاکی همگن و غیر همگن برای جلوگیری از تخریب سد از زیر فونداسیون، سد باید به صورت مرحله ای و با در نظر گرفتن فواصل زمانی مناسب تحکیم یابد تا فشار آب حفره ای اضافی بستر تعدیل گردد و در غیر این صورت، فشار آب حفره ای زیادی باعث تخریب سد از زیر فونداسیون خواهد شد. سد های خاکی غیر همگن که هسته رسی دارند اگر به صورت همزمان با اجرای سد آبگیری شوند، فشار آب حفره ای زیادی در هسته سد ایجاد می شود که این مورد باعث کاهش ضریب اطمینان خواهد شد. بنابراین توصیه می گردد که سدهای خاکی غیر همگن در زمان ساخت به طور هم زمان آبگیری نشوند که نتیجه آن افزایش ضریب اطمینان سد خواهد بود. در حالت فونداسیون ضعیف، ضریب اطمینان حاصله در روش ساخت مرحله ای در خصوص سد همگن معادل 1/45 و در خصوص سد غیرهمگن معادل1/14حاصل گردیده است، بنابراین در حالت فونداسیون ضعیف، عملکرد سد های همگن بهتر از سدهای غیرهمگن می باشد.
    کلیدواژگان: پایداری مرحله ای، تحکیم، سد خاکی، نرم افزارPLAXIS
  • محمد مهدی مظفری صفحات 29-46
    حفاظت از منابع آب سطحی و زیرزمینی نیازمند ارائه راهکارها و سیاست های مناسبی است که لازمه آن شناخت بیشتر رفتار کشاورزان می باشد. به همین منظور، در این مطالعه برای بررسی رفتار کشاورزان در استفاده از آب های سطحی و زیرزمینی و تعیین برنامه سیاستی مناسب برای حفاظت منابع آب دشت قزوین، از مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت (PMP) و رهیافت تابع تولید با کشش جانشینی ثابت (CES) استفاده شد. راهکارهای مورد بررسی شامل افزایش قیمت آب آبیاری و کاهش منابع آب در دسترس بود که هر یک تحت سناریوهای مختلف ارزیابی شدند. داده های مورد نیاز در این مطالعه مربوط به سال زراعی 93-1392 است که از طریق مراجعه به ادارات ذی ربط در استان قزوین جمع آوری شد. نتایج نشان داد که هر دو راهکار مورد بررسی در این تحقیق منجر به صرفه جویی در مصرف آب آبیاری شده، اما میانگین تغییرات بازده برنامه ای با به کارگیری سیاست کاهش آب آبیاری در دسترس و افزایش قیمت آب آبیاری به ترتیب 15/94 و 27/61 درصد کاهش می یابد. میزان بهره وری اقتصادی آب آبیاری نیز در شرایط اعمال سیاست های فوق، به ترتیب بین 0/435 تا 0/331 و 0/434 تا 0/230 هزار ریال در مترمکعب تغییر می کند. به همین منظور، اعمال سیاست کاهش آب آبیاری در دسترس با توجه به کاهش کمتر بازده برنامه ای و بهره وری اقتصادی آب بیشتر، برای حفاظت منابع آب سطحی و زیرزمینی دشت قزوین پیشنهاد شد.
    کلیدواژگان: حفاظت منابع آب، برنامه ریزی ریاضی مثبت، راهکار سیاستی مناسب، دشت قزوین
  • مونا دیهول، حمیده نوری، فرهاد میرزایی، محمدرضا یزدانی صفحات 47-60
    بهره برداری بهینه از منابع محلی می تواند در حفظ منابع آب اراضی شالیزلری و توزیع عادلانه آب موثر باشد. در این تحقیق برای بررسی نقش آب بندان ها در ذخیره آب محلی و استفاده بهینه از آن برای تامین نیاز آبیاری اراضی شالیزاری، مدل شبیه سازی-بهینه سازی بهره برداری از آب بندان توسعه داده شده است. تبخیرتعرق، نیاز آبیاری، دور آبیاری و بیلان آب بندان توسط مدل شبیه سازی می شود و سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک باینری تعداد روزهای پمپاژ از کانال به آب بندان با توجه به حجم آب درون آب بندان در هر روز و حجم آب سرریز شده از آن بهینه می شود. مدل توسعه داده شده برای آب بندان فشتام در شهرستان سنگر استان گیلان و اراضی شالیزاری آبخور آن اجرا شده است. نتایج اجرای مدل نشان داد که در سال آبی نرمال مورد بررسی 54 درصد از نیاز آبیاری اراضی شالیزاری مورد مطالعه از آب ذخیره شده باران و رواناب در آب بندان فشتام تامین شده است و نسبت آب سرریز شده از آب بندان به حجم بیشینه آن 74 درصد است. اجرای مدل برای سناریوی توسعه آب بندان به اندازه دو برابر حجم موجود نشان داد سهم آب بندان در تامین نیاز آبیاری اراضی شالیزاری مورد مطالعه می تواند به 91 درصد افزایش یابد.
    کلیدواژگان: گیلان، تخصیص بهینه، استحصال آب باران، مدل شبیه سازی، بهینه سازی
  • احمد شرافتی صفحات 61-72
    یکی از روش های مهم و موثر در جلوگیری یا کاهش خسارات جانی و مالی سیلاب استفاده از سامانه های هشدار سیلاب می باشد. در همه سامانه های هشدار سیلاب از آشکارساز جهت شناسایی وقایع سیلاب مانند شاخص های اقلیمی استفاده می شود. استفاده از منحنی بارش آستانه از روش های متداول در هشدار سیلاب می باشد. در این روش با مقایسه بارش های مشاهداتی یا پیش بینی شده با مقادیر آستانه حدی بارش، هشدار وقوع سیلاب اعلام می گردد. از ضعف های اساسی استفاده از منحنی های متداول بارش آستانه، قطعی در نظر گرفتن الگوی توزیع زمانی بارش و پارامترهای مدل بارش-رواناب نظیر نفوذ و جریانات پایه می باشند. در این تحقیق تلاش شده است با در نظر گرفتن عدم قطعیت های پارامترها و متغیرهای ورودی مدل بارش-رواناب در تهیه منحنی بارش آستانه، ضعف های منحنی های متداول بارش آستانه برطرف گردد. نتایج این تحقیق نشان داد که منحنی های بارش آستانه با در نظر گرفتن عدم قطعیت های مذکور در مقایسه با منحنی های متداول بارش آستانه دقت بسیار بالاتری دارند.
    کلیدواژگان: سامانه هشدار سیل، سیلاب، عدم قطعیت، منحنی بارش آستانه، مدل HEC 1
  • عطاله کاویان، مازیار محمدی، مقدسه فلاح، لیلا غلامی صفحات 73-82
    شیب رواناب و هدر رفت خاک از اساسی ترین معضلات زیست محیطی، کشاورزی و تولید غذا در جهان است که اثرات مخربی بر اکوسیستم های طبیعی و تحت مدیریت انسان دارد. یکی از مهم ترین عوامل کنترل کننده رواناب و هم چنین فرسایش استفاده از خاک پوش های آلی و غیرآلی است که نقش مهمی در مهار رواناب و یا هدر رفت خاک دارند. از این رو در این تحقیق، به منظور بررسی تغییرات زمان شروع و ضریب رواناب از یک نوع خاک پوش آلی (کاه گندم) در شرایط آزمایشگاهی استفاده شد. آزمایش ها با استفاده از شبیه ساز باران، در شیب 30 درصد و مقیاس کرت 0/5 مترمربع و سه تکرار، با دو درصد پوشش 50 و 90 درصد و شدت های بارش 50 و 100 میلی متر بر ساعت، به مدت 10 دقیقه انجام گرفت و سپس مقادیر زمان شروع و ضریب رواناب اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که در دو شدت 50 و 100 میلی متر بر ساعت این تیمار حفاظتی توانست زمان شروع و ضریب رواناب به ترتیب افزایش و کاهش دهد و پوشش 90 درصد بیش ترین تاثیر در افزایش زمان شروع رواناب و کاهش ضریب رواناب داشت. درصد افزایش زمان شروع رواناب در شدت های 50 و 100 میلی متر بر ساعت (پوشش 90 درصد) به ترتیب 102/37 و 70/80 درصد بود. درصد کاهش ضریب رواناب در شدت های 50 و 100 میلی متر بر ساعت (پوشش 90 درصد) نیز به ترتیب 36/58 و 27/31 درصد بود. اثر متغیرهای شدت و تیمار حفاظتی به جز اثر توامان شدت × تیمار حفاظتی بر ضریب رواناب بر سایر مولفه ها معنی دار ارزیابی شد.
    کلیدواژگان: افزودنی های خاک، حفاظت خاک، زمان شروع رواناب، شبیه ساز باران
  • یعقوب زراعت کیش صفحات 83-98
    حفاظت کمی و کیفی منابع آب و خاک از اهداف اصلی توسعه پایدار کشاورزی در کشور است. در این راستا این مطالعه با هدف تلفیق اهداف زیست محیطی شامل کاهش مصرف آب، کود و سموم شیمیایی با اهداف بهره برداران شامل افزایش بازده ناخالص (درآمد)، ریسک یا واریانس بازده ناخالص صورت گرفت. داده های مورد استفاده شامل عملکرد تولید و مقدار بکارگیری از نهاده ها و قیمت آنها از بهره برداران منتخب که بطور تصادفی انتخاب شدند به دست آمد. با توجه به این که بطور توام چند هدف مورد بررسی قرار گرفت لذا از رهیافت برنامه ریزی چندهدفی استفاده شد. در تدوین الگوی ریسک نیز از بازده ناخالص سالانه دوره 91-1372 محصولات در محدوده تحقیق استفاده گردید. با توجه به تفاوت گسترده میان مقیاس فعالیت بهره برداران ابتدا با استفاده از تحلیل خوشه ایو بر اساس مقیاس فعالیت به دو گروه تقسیم شدند. در این بررسی مشخص گردید که میان اهداف زیست محیطی که بعنوان اهداف سیاست گذاران نیز می توان آنها را مورد توجه قرار داد و اهداف بهره برداران مبادله وجود دارد و لازم است با برنامه ریزی به سوی انتخاب ترکیبی از این سیاست ها حرکت نمود.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی چند هدفه، بهره برداران، ریسک زیست محیطی
|
  • Mahboobeh Ghobadi, Hamed Ebrahimian, Fariborz Abbasi Pages 1-13
    Increasing irrigation efficiency has been become one of the main solutions to be considered on-farm increasing water productivity due to limited water resources. The objective of this study was to apply a seasonal simulation model to determine irrigation performance indicators for different scenarios such as deficit irrigation, inflow rate and frequency of irrigation, under two different fields in Karaj (College of Agriculture and Natural Resources and Seed and Plant Improvement Institute farms) in order to decrease irrigation losses and improve irrigation water uniformity. The results showed that the College farm had more runoff losses due to heavier soil texture and shorter furrows compared with to the Institute farm. Irrigation efficiency increased when reducing inflow rate and frequency of irrigation, irrigation efficiency increased about 40% in the higher irrigation frequency by reducing inflow rate from 0.64 to 0.22 L/s. In addition, the highest efficiency happened in three-day irrigation frequency with 0.22 L/s inflow rate. However, the Institute farm had larger deep percolation losses than the college farm. Moreover, the results of simulated soil moisture during the growing season showed that the difference between the minimum and maximum soil moisture was less under lower values of inflow rate and irrigation frequency (such as three-day irrigation frequency and 0.3 L/s inflow rate in the Institute farm and three-day irrigation frequency and 0.22 L/s in the College farm). The seasonal simulation model had good capability to evaluate furrow irrigation performance under different on-farm water managements.
    Keywords: Application efficien, deep percolation, Run off, Simulation, Soil moisture, Uniformity
  • Hadis Daghigh, Hossein Hassanpour Darvishi, Seyed Habib Musavi Jahromi Pages 15-28
    Incorrect designing of earth and rockfill dams with untrue safety factors causes internal scouring, downstream pitched roof submerged and break dam in torrential times. Breakage of earth and rockfill dams and also too much volume of torrential flow can destroy catchment areas and fen beds. Furthermore, correct designing of dams and obtaining suitable safety factors will prevent of these damages. In this study, first of all, series of geotechnical tests have been performed on the soil samples of the Chitgar earth dam to determine the soil strength parameters and material characteristics. The achieved parameters have been used as input parameters for PLAXIS which is a finite element geometrical program for analysis of deformation and stability of soil structures. Based on different layers of foundation and dam body, four homogeneous and non-homogeneous models on coarse and fine foundations have been simulated and the results have been compared. These comparisons revealed that during construction of earth dams, which are situated on fine clay foundation, if the water level is high, there would be lots of pore water pressure which will cause the dam foundation to be destroyed. Therefore, dam must be constructed using step-by-step method so excess pore water pressure can have enough time to be lessened. The analysis, which carried out on non-homogeneous earth dams with clay cores, discovered that if dam construction is simultaneous with water filling, there would be high pore water pressure in the earth dam’s core which will reduce the safety factor of the dam. Therefore, it will be better if the non-homogeneous earth dams are filled after the construction period. Finally, sometimes in loose foundation, safety factor was found 1.45 for homogeneous dams in the stepped construction. The safety factor was estimated 1.14 non-homogeneous dams in the same conditions. Therefore, homogeneous dam can play better role than non-homogeneous dams in loose foundation.
    Keywords: consolidation, earth dam, PLAXIS software, stage stability
  • Mohammad Mahdi Mozaffri Pages 29-46
    Conservation of surface water and groundwater resources needs to be applied appropriate strategies and policies in this context that more understanding of farmer's behavior is vital. Therefore, in present study used of positive mathematical programming (PMP) and production function with constant elasticity of substitution (CES) approach to investigate farmer's behavior in surface water and groundwater usage and determination the appropriate policy programming to conservation of Qazvin plain water resources. The investigated strategies include increasing the price of irrigation water and reducing the availability water resources that each under the various scenarios was investigated. The required data in this study are related to year 2011-2012 that by referring to the relevant departments in Qazvin province was collected. The results showed that each two investigated approaches in this study leads to saving irrigation water, but the changes mean of gross margin by applying the availability water reducing policy and increasing the price of irrigation water policy 15.94 and 27.61 percent decrease respectively. The economic irrigation water productivity also in condition of above policy implementation changes of 0.435 to 0.331 and 0.434 to 0.230 the thousands of cubic meters respectively. Therefore, the reducing water availability policy according to the less reduction of the gross margin resulting from cropping pattern and more economic water productivity was proposed to conservation of Qazvin plain surface water and groundwater resources.
    Keywords: appropriate policy programming, conservation of water resources, positive mathematical programming, Qazvin plain
  • Mona Deyhool, Hamideh Noory, Farhad Mirzaei, Mohammad Reza Yazdani Pages 47-60
    Optimal operation of local resources can be effected in conservation water resources of paddy fields and corrected water distribution. Therefore, in this study, a simulation-optimization model of exploit ponds has been developed for investigate the role of ponds to store local water and use it to supply irrigation water requirement of paddy fields. Evapotranspiration, irrigation water requirement, irrigation interval and pond balance were simulated and then number of canal intake, storage volume and released volume of pond were optimized by binary genetic algorithm. The developed model was applied for Fashtam pond in Sangar, Gilan province. The result showed that in normal year 54% of irrigation requirement of paddy fields were supplied by rainfall and runoff water saved in Fashtam pond and the rate of over flow water of pond to maximum volume of that were74%. The model result for scenario of increasing pond storage two times showed the rate of pond in supplying irrigation requirement of paddy fields is increased to 91%.
    Keywords: Gilan, optimized allocation, rain harvest, simulation, optimization model
  • Ahmad Sharafati Pages 61-72
    Flood warning systems are the important and effective approaches to prevention or mitigation life and property loss in any flood event. All flood warning systems use one or more flood event indicator such as climatological signals. Rainfall threshold curve is one the conventional flood events indicator in many flood warning systems. In this respect, observed or forecasted rainfall was compared with rainfall threshold to notify flood event. Application of some assumptions like constant rainfall patterns and rainfall-runoff model parameters such as loss and base flow is known as the main drawback of using conventional rainfall threshold curves. This study has considered uncertainties of rainfall-runoff model parameters and variables for extracting rainfall threshold curve, while solving shortcomings of the previous works. Results of this study demonstrated that extraction of the rainfall threshold curves by considering uncertainties of the mentioned variables and parameters represents a very higher accuracy respect to conventional rainfall threshold curves.
    Keywords: Flood warning system, HEC1 model, rainfall threshold curves, uncertainty
  • Ataollah Kavian, Maziar Mohammadi, Moghadaseh Fallah, Leila Gholami Pages 73-82
    The runoff and soil erosion is most basic of environmental, agricultural and food production problems in the world, that these had adverse effects on the natural ecosystems and man-managed. One of the most important factors of runoff and soil erosion control is using organic and inorganic mulches, that they have most role in runoff and soil erosion control. Therefore in this study, for studying time to runoff and runoff coefficient changes used from an organic mulch (wheat straw mulch) in laboratory conditions. The experiments was done using rainfall simulation, in slope of 30% and plot scale of 0.5 m2 with 3 replications, with two cover percent of 50 and 90% and rainfall intensities of 50 and 100 mm h-1 for 10 min and then the time to runoff and runoff coefficient rates measured. The results showed that in rainfall intensities of 50 and 90 mm h-1, the conservation treatment could increase and decrease time to runoff and runoff coefficient, respectively and the cover of 90% had more effect in increasing time to runoff and decreasing runoff coefficient. The enhancement percent of time to runoff in rainfall intensities of 50 and 100 mm h-1 (cover of 90%) was 102.37 and 70.80%, respectively. The reduction percent of runoff coefficient in rainfall intensities of 50 and 100 mm h-1 (cover of 90%) also was 36.58 and 27.31%, respectively. The effect of conservation treatment and rainfall intensity variables evaluated significant expect in the effect of rainfall intensity × conservation treatment.
    Keywords: rainfall simulation, soil conditioners, soil conservation, time to runoff
  • Yaghoob Zeraatkish Pages 83-98
    Quality and quantity of water and soil are main goats of sustainable agriculture in Iran. Therefore, in this study aims to integrate environmental objectives including reducing water use, fertilizer and chemical pesticides, with increasing the gross margin (revenue) and gross margin was risk or variance. The data used, including the pattern of production, inputs and price of each of them were randomly selected from among the designated beneficiaries. Data used in the production model, inputs and price of each of them were randomly selected from among the designated beneficiaries. In compiling the annual gross margin period of risk of 1998-2013 was used in the province. Given the vast difference between the scale of activity, beneficiaries using the cluster analysis based on scale activities were divided into two groups. The study indicated that the environmental objectives and targets policy makers, operators are swapping and It is necessary to choose a combination of policy planning motion.
    Keywords: environment, farmers, multi objective