فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال پنجم شماره 1 (پیاپی 17، پاییز 1394)

فصلنامه حفاظت منابع آب و خاک
سال پنجم شماره 1 (پیاپی 17، پاییز 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/09/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • شفیعه وزیرپور، فرهاد میرزایی اصل شیرکوهی، حامد ابراهیمیان، حامد رفیعی صفحات 1-16
    ویژگی های تصادفی بودن پدیده های زهکشی سبب شده تا بتوان از مفاهیم متغیرهای تصادفی و سری های زمانی در مدل سازی و پیش بینی عملکرد آنها استفاده شود. هدف از پژوهش حاضر بررسی قابلیت مدل های سری زمانی در پیش بینی عملکرد سامانه زهکشی زیرزمینی شبکه ران بهشهر (که زهکش های آن به وسیله باران فعال می شوند) بود. در این مطالعه در ابتدا مدل Drainmod واسنجی و سپس متغیرهای شدت تخلیه زهاب و عمق سطح ایستابی توسط مدل واسنجی شده شبیه سازی شد. سپس این اطلاعات برای توسعه و ارزیابی مدل های مختلف سری زمانی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل ARMAXبا متغیرهای برونزای ارزش روزانه، بارش روزهای قبل و متوسط متغیر مورد نظر در دو روز قبل در برآورد شدت تخلیه زهاب و عمق سطح ایستابی کارآمدتر می باشد به طوری که درصد میانگین مطلق خطا برای هر دو متغیر حدودا هشت درصد بود. مقایسه نتایج پیش بینی مدل های برگزیده سری زمانی با نتایج شبیه سازی مدل واسنجی شده Drainmod نشان داد کاربرد مدل های سری زمانی در پیش بینی عملکرد سامانه زهکشی مطلوب و ضریب تعیین برای شدت تخلیه زهاب و عمق سطح ایستابی به ترتیب 51/0 و 74/0 و ریشه میانگین مربعات خطا نیز برای این متغیرها به ترتیب 01/0 سانتی متر بر روز و 6/8 سانتی متر بود.
    کلیدواژگان: سامانه زهکشی، سطح ایستابی، شدت تخلیه، مدل DRAINMOD، واسنجی
  • رضا لاله زاری، هادی معاضد، سعید برومندنسب، علی حقیقی صفحات 17-30
    مدیریت منابع آب از مهمترین عوامل افزایش بهرهوری اقتصادی در بخش کشاورزی محسوب میشود. در شرایط کمبود آب، استفاده کارامد از آب موجود برای تولید پایدار محصولات موردنیاز در نواحی خشک و نیمه خشک امری ضروریست. بدین منظور، روشی شامل مدلسازی ریاضی و ابزار بهینه سازی برای تخصیص آب با هدف حداکثرسازی بهرهوری اقتصادی و کارایی الگوی آبیاری توسعه داده شده است. مدل بهینهسازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفه با دو تابع هدف مجزا ارائه و مورد ارزیابی قرار گرفت. کارایی مصرف آب، الگوی کشت، کاهش تلفات آبیاری، استفاده موثر از آب باران و اراضی زراعی در توابع هدف مدل بررسی شده است. آب موردنیاز آبیاری در هر دوره رشد و سطح زیر کشت محصول بهعنوان متغیرهای تصمیمگیری در نظر گرفته شد. برای مطالعه مزرعهای مدل، گیاهان عمده دشت باغملک و مناطق اطراف، هزینه تولید و قیمت فروش محصولات در سال زراعی 93-1392 جمعآوری گردید. نتایج نشان داد سطح زیر کشت بهینه اختصاص یافته به محصولات در شرایط کم آبی برای ذرت، هندوانه، گوجه فرنگی و پیاز با کاهش روبرو بوده است. همچنین، گوجه فرنگی، حبوبات و پیاز به تریتب بشترین حجم آب را بدست آوردهاند. در این شرایط نسبت سود خالص و عملکرد نسبی برای گوجه فرنگی، درصد آب تخصیص یافته برای سبزیجات و استفاده موثر از آب برای حبوبات کمترین مقادیر در بین پارامترهای ارزیابی محاسبه گردید.
    کلیدواژگان: تخصیص بهینه، الگوریتم ژنتیک، الگوی کشت، خشکسالی
  • حمیدرضا فولادمند، عفت علاسوند صفحات 31-39
    اندازه گیری منحنی مشخصه آب خاک در آزمایشگاه و مزرعه پرهزینه، وقت گیر و مشکل است. از آنجا که این منحنی برای مطالعه حرکت آب در بخش غیراشباع خاک ضروری است، لذا استفاده از روش های برآوردی آن متداول می باشد. مدل تک پارامتری Gregson et al. (1987)) براساس شکل لگاریتمی منحنی مشخصه آب خاک ارائه شده است. این مدل دارای دو ضریب می باشد که بین آن ها یک همبستگی منفی وجود دارد و همچنین دارای یک پارامتر مجهول است. در این پژوهش برای برآورد پارامتر مجهول مدل از چگالی ظاهری و انحراف معیار هندسی ذرات خاک استفاده شد. برای این منظور از داده های اندازه گیری شده منحنی مشخصه 160 خاک آنسودا و 32 خاک استان فارس استفاده شد و چهار حالت مختلف درنظر گرفته شد: الف) واسنجی نتایج برای گروه های بافتی مختلف و ارزیابی نتایج در هر گروه بافتی با خاک های مستقل. ب) واسنجی نتایج برای خاک های آنسودا و ارزیابی نتایج برای خاک های استان فارس. ج) واسنجی نتایج برای خاک های استان فارس و ارزیابی نتایج برای خاک های آنسودا. د) واسنجی نتایج برای حدود 80 درصد کل داده ها و ارزیابی نتایج برای حدود 20 درصد باقی مانده داده ها. نتایج به دست آمده در حالت اول نشان دهنده دقت مناسب برآورد منحنی مشخصه برای گروه های بافتی مختلف بود. همچنین مقایسه نتایج حالت های دوم تا چهارم نشان داد که مناسب ترین حالت برآورد منحنی مشخصه برمبنای واسنجی نتایج با استفاده از خاک های آنسودا می باشد.
    کلیدواژگان: آنسودا، استان فارس، مدل تک پارامتری، منحنی مشخصه آب خاک
  • علی عبدزادگوهری، ابراهیم امیری، امین علیزاده صفحات 41-54
    دستیابی به برنامه مناسب آبیاری و تاثیر مدیریت آب و کود نیتروژن بر گیاه بادمجان به دلیل طولانی بودن دوره رشد آن، هنگامی می تواند منجر به افزایش عملکرد محصول شود که مدیریتی صحیح در زمینه مصرف آب و کود صورت گیرد. از این رو تحقیق حاضر به منظور بررسی امکان کاهش مصرف آب در گیاه بادمجان با استفاده از سیستم آبیاری قطره ای نواری (Tape) و تعیین مقدار مناسب کود نیتروژن و اثر آن بر روی عملکرد محصول و تعیین تابع تولید و ضریب گیاهی (Kc) و ضریب حساسیت محصول به تنش رطوبت (Ky) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در شهرستان آستانه اشرفیه در سال زراعی 1389 انجام گرفت. تیمارهای اصلی شامل چهار سطح آبیاری، بدون آبیاری (دیم) و آبیاری قطره ای با مدیریت 60، 80 و 100 درصد نیاز آبی گیاه و تیمارهای فرعی شامل چهار سطح نیتروژن با مقادیر صفر، 90، 120 و 150 کیلوگرم در هکتار بود. نتایج تحقیق نشان داد که آبیاری قطره ای در مدیریت 100 درصد نیاز آبی گیاه با مصرف 120 کیلوگرم نیتروژن در هکتار حداکثر میزان تولید محصول را با تولید 9/51 تن در هکتار داشت. مقدار کارایی مصرف آب در محدوده 20/4 تا 42/11 کیلوگرم برمترمکعب متغیر بود و مدیریت آبیاری نسبت به نیتروژن تاثیر بیشتری بر افزایش عملکرد داشت. مقدار ضریب گیاهی در طول دوره رشد بین 8/0 تا 9/0 متغیر بود در حالی که ضریب حساسیت بادمجان به تنش 06/1 به دست آمد. مقدار ارتفاع گیاه و ارتفاع ریشه در مدیریت آبیاری و مقدار قطر محصول در مدیریت کود نیتروژن معنی دار نشد. اما آبیاری و مقدار کود مصرفی و اثر متقابل آن ها بر عملکرد محصول و کارآیی مصرف آب معنی دار بود.
    کلیدواژگان: بادمجان، ضریب گیاهی، عملکرد، مدیریت آبیاری
  • شکوفه فضل علی، سهیلا ابراهیمی، مهدی ذاکر نیا، سید علیرضا موحدی نایینی صفحات 55-66
    انتقال آب و آلاینده های آلی در محیط متخلخل خاک به خصوص در خاک های سبک بافت به علت توانایی ترابری بالا و ایجاد منابع ثانویه آلودگی اهمیت ویژه ای دارد. هدف از انجام این پژوهش، بررسی انتقال نفت سفید و آب از یک خاک سبک بافت حاوی تیمارهای مختلف نانورس مونت موریلونایت بود. بدین منظور تیمارهای وزنی صفر، 2، 4 و 6درصد از نانورس مونت موریلونایت - خاک شنی در سیستم قیف های حاوی کاغذ صافی مستقر اعمال گردیده، سپس تحت عبور نفت سفید و آب (4 حجم منفذی متناوب) قرار گرفت. بررسی منحنی های رخنه نشان داد، عبور آب با لختی (ماند) بیشتر، سرعت کمتر و شیب آرام تر صورت گرفته، لذا حجم نهایی خروجی آن در مقایسه با نفت سفید کمتر بود. به نظر می رسد مولکول های آب باقطری کمتر از 3/0 نانومتر به خوبی در فضای بین لایه ای کوچک نانورس قرار گرفته و ازسوی دیگر با پیوند هیدروژنی قوی نگهداشته می شوند. نفت سفید بدلیل دارا بودن هیدروکربورهایی با مولکول هایی دارای 11 تا 15 اتم کربن، که بسیار درشت تر از آب بوده و از سوی دیگر با دانسیته 78/0 تنها جذب مکان های سطحی شده و عبور بیشتری را از محیط متخلخل خاک داشته اند. در هر دو سیال عبوری، با افزایش درصد نانورس، نگهداشت نفت سفید و آب افزایش یافت. نتایج حاصل از پراش اشعه ایکس نیز نشان داد که فاصله لایه ای نانورس از 04/14 آنگستروم به 77/24 آنگسترم در حالت افزودن آب افزایش یافت.
    کلیدواژگان: نانورس، منحنی رخنه، نفت سفید، آب
  • ابوذر پرهیزکاری، محمد مهدی مظفری، محسن شوکت فدایی، ابوالفضل محمودی صفحات 67-80
    در تحقیق حاضر به منظور ارائه راهکاری عملی جهت حفاظت از منابع آب سطحی و زیرزمینی دشت قزوین، ابتدا توابع تولید محصولات کشاورزی براساس سه تکنیک آبیاری کامل، کم آبیاری 5 درصد و کم آبیاری 10 درصد تخمین زده شد. در ادامه با ارائه یک مدل برنامه ریزی غیرخطی مقادیر بهینه الگوی کشت در استان قزوین تعیین شد. سپس، اثرات تکنیک کم آبیاری همزمان با اعمال سیاست کاهش آب آبیاری دردسترس تحت سناریوهای 10، 20، 30 و 40 درصد بر الگوی کشت، حجم آب مصرفی و سود ناخالص کشاورزان مورد بررسی قرارگرفت. برای تخمین توابع تولید محصولات کشاورزی از روش حداقل مربعات معمولی (OLS) و بسته نرم افزاری Eviews استفاده شد. مدل برنامه ریزی غیرخطی (NLP) نیز در محیط نرم افزاری GAMS حل شد. نتایج حاصل از تخمین توابع تولید نشان داد که کم آبیاری 5 درصد سبب کاهش ناچیز عملکرد محصولات می شود، اما کم آبیاری 10 درصد بر عملکرد اغلب محصولات الگو اثر منفی می گذارد. نتایج حاصل از مدل برنامه ریزی غیرخطی نیز نشان داد که بکارگیری کم آبیاری 5 درصد توام با سیاست کاهش آب آبیاری دردسترس اگرچه منجر به کاهش اندکی در سود ناخالص کشاورزان می شود، اما به حفظ و پایداری منابع آب سطحی و زیرزمینی دشت قزوین کمک شایانی می کند.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی غیرخطی، پایداری منابع آب، کم آبیاری، دشت قزوین
|
  • Shafie Vazirpour, Farhad Mirzaei Asl Shirkohi, Hamed Ebrahimian, Hamed Rafiee Pages 1-16
    Stochastic characteristics of the drainage phenomena led to the application of random variables and time series modeling in predicting the performance of these phenomena. The aim of this study was to investigate the potential of time-series models in predicting the performance of a subsurface drainage system. Behshahr Ran subsurface drainage system, which its drains are activated via rainfall, was considered as the study area. In this study, Drainmod model was calibrated for the study area. Then, variables of drainage discharge and water table depth were simulated via the calibrated Drainmod model. This information was used to evaluate the performance of various time-series models. The results showed that the ARMAX model with exogenous variables including daily value, precipitation during the previous days and average desired variables in the last two days was efficient in estimating water table depth and drainage discharge. Mean absolute error for predicting both variables was about 8%. Comparison between the selected times series models and the calibrated Drainmod model results indicated the application of time-series models in predicting the performance of the subsurface drainage system was satisfactory. The coefficients of determination were 0.51 and 0.74 for drainage discharge and water table depth, respectively. The root mean squared error for these variables were 0.01 cm/day and 8.6 cm, respectively.
    Keywords: calibration, drainage discharge, drainage system, Drainmod model, water table depth
  • Reza Lalehzari, Hadi Moazed, Saeed Boroomand Nasab, Ali Haghighi Pages 17-30
    Water resource management is a main driver to increase economic productivity for an agricultural area. Under water shortage condition, efficient use of available water is necessary for required sustainable crop production in arid and semi-arid area. Therefore, a combination procedure of mathematical modeling and optimization techniques has been developed for water allocation to maximize the economical productivity and total efficiency of an irrigation scheme.Optimization model is presented using multiobjective genetic algorithm and evaluate by two objective functions. Water use efficiency, cropping pattern, reduction of irrigation losses, effective use of rainfall and cultivated area are considered in the objective functions of the model. Irrigation water requirement for each growing stage and cultivated area have been considered as decision making variables. For field study, the main crops of Baghmalek plain and their related area, the cost of agricultural inputs and final price of crops were collected in farming year 2013-2014. The results show that the optimal cultivation area allocated among various crops is decreased for maize, melon, tomato and onion in drought condition. Tomato, bean and onion have obtained more volume of total available water, respectively. Tomato in relative yield and net benefit ratio, vegetable in the percentage of allocated water and bean in effective use of water have the minimum values of evaluation parameters.
    Keywords: cropping pattern, drought, Genetic Algorithm, optimal allocation
  • Hamid Reza Fooladmand, Effat Allasvand Pages 31-39
    Measurement of soil moisture characteristic curve in laboratory and field is costly, time consuming and difficult. Since, this curve is necessary for studying water movement in unsaturated soil, therefore using the estimated methods for this curve is common. The model of Grykson et al. (1987) is a single one parameter model based on the logarithmic shape. This model has two coefficients with negative correlation and the other unknown parameter. In this study, soil bulk density and geometric standard deviation of the particle-size diameter were used for determining the unknown parameter of model. For this purpose, 160 soils from UNSODA soil data bases and 32 soils from Fars province were used, and four conditions have been considered: a) Calibration the results for different soil textural classes and validation the results for remained soils in each soil textural class. b) Calibration the results for UNSODA soils and validation the results for soils of Fars province. c) Calibration the results for soils of Fars province and validation the results for UNSODA soils. d) Calibration the results for about 80 percent of total soils and validation the results for about remained 20 percent of soils. The obtained results in condition one showed the good accuracy for estimating soil moisture characteristic curve in different soil textural classes. Also, the comparison of conditions two, three and four indicated that the calibration results based on UNSODA soil data bases were better for estimating soil moisture characteristic curve.
    Keywords: Fars province, one parameter model, soil moisture characteristic curve, UNSODA
  • Ali Abdzad Gohari, Ebrahim Amiri, Amin Alizadeh Pages 41-54
    Access to irrigation scheduling and water and nitrogen management effects on growth of eggplant, because it When can increase the yield of the proper management of water and fertilizer is needed. The present study was undertaken to investigate the possibility of reducing water consumption at eggplant plants using drip irrigation tape (Tape) and Appropriate amount of nitrogen fertilizer and its effect on crop yield and the production function and Crop coefficient (Kc) and Crop drought resistance factor (Ky), in a randomized complete block design with three replications in the city of Astaneh Ashrafiyeh in 2010 crop year. Main plots consisted of non-irrigated (dryland) and drip irrigation management, 60, 80 and 100% of crop water requirement and two minor amounts of nitrogen including zero, 90, 120 and 150 kg.N.ha-1 were applied. The results showed that Drip irrigation at 100% of crop water management with the application of 120 kg.N.ha-1 produced maximum yield was with 51.9 ton.ha-1. WUE values varied in the range of 4.20 to 11.42 kg/m3 in relation to nitrogen management and irrigation had a greater effect on yield. Crop coefficient obtained during the growing season varies for Eggplant was between 0.8 to 0.9 while resistance factor was Ky =1.06. The results showed that there were significant differences in plant height and length of the roots in irrigation management, and content management across the product nitrogen. But yield, number of leaves, length and width of the product and water use efficiency of eggplant were affected by the amount of irrigation water and fertilizer and their interactions.
    Keywords: crop coefficient, eggplant, irrigation management, yield
  • Shokufe Fazlali, Soheila Ebrahimi, Mehdi Zakerinia, Sayyed Alireza Movahedi Naeini Pages 55-66
    Water and organic contaminant transport in soil porous media, particularly in light textured soils due to high transmission capacity and create a secondary sources of pollution is very important. The aim of this study was kerosene and water transport in a light texture soil system containing different treatments of montmorillonite nanoclay. For this purpose, treatments including 0, 2, 4 and 6 wt% of nano clay- sandy soil in a funnel containing filter paper based system was applied. Then kerosene and water (4 pore volumes alternatively) were passed into soils. The breakthrough curves showed that the water passes through soils was slower and gentler slope, so the volume output was lower compared to kerosene. It seems that water molecules with a diameter of less than 3.0 nm fitted well in the small spaces between the layer of nanoclay, which are held with strong hydrogen bonds. Kerosene, with a density equals 0.78, only attract surface places, therefore, pass from porous soil surface well due to having molecules with 11 to 15 carbon atoms, which are larger than the density of water. In both fluids, the more percentage of nanoclay there is, the more retention of kerosene and water would be expected. The results of X-ray showed that the distance of nanoclay increased from 14.4 to 24.77 Å with addition of water.
    Keywords: breakthrough curve, kerosene, nanoclay, water
  • Abozar Parhizkari, Mohammad Mahdi Mozaffari, Mohsen Shokatfadaee, Abolfazl Mahmoodi Pages 67-80
    In the present study first the agricultural production functions was estimated based on three techniques of full irrigation and deficit irrigation 5 and 10 percent in order to presentation of the practical solution to conservation of surface and underground water resources in Qazvin plain. The optimal amounts of cropping pattern were determined in Qazvin province by a non-linear programming model. Then, the effects of deficit irrigation was investigated on cropping pattern, water used and farmer’s gross marginal simultaneously with reduced available water under scenarios 10, 20, 30 and 40 percent. To estimating of the agricultural production functions was used Ordinary Least Squares method and Eviews software. The non-linear programming model was solved in GAMS software. The results of estimated production functions showed that deficit irrigation 5 percent creates a slight decrease in products yield. But, deficit irrigation 10 percent has the negative effect on yield of most products. The results of non-linear programming model showed although use of deficit irrigation 5 percent simultaneously with reduced available water policy creates the slight decrease in farmer’s gross marginal but this technique helps to maintain and sustainability of surface and underground water resources of Qazvin plain strongly.
    Keywords: deficit irrigation, non, linear programming, Qazvin plain, sustainability of water resources