فهرست مطالب

مجله آبیاری و زهکشی ایران
سال یازدهم شماره 4 (مهر و آبان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/08/30
  • تعداد عناوین: 20
|
  • فرزانه نظریه، حسین انصاری*، علی نقی ضیایی، کامران داوری، عزیزاله ایزدی صفحات 496-509
    این تحقیق با هدف بررسی تاثیر مدل سازی ناحیه غیراشباع بر تغذیه آبخوان و مقایسه آن با حالت مرسوم مدل سازی آب های زیرزمینی صورت پذیرفته است. بدین منظور، دشت نیشابور به عنوان مطالعه موردی انتخاب گردید. شبیه سازی ناحیه اشباع، توسط مدل آب زیرزمینی MODFLOW-NWT انجام گرفت. برای شبیه سازی ناحیه غیراشباع از بسته UZF و از بسته RCH برای انتقال مستقیم تغذیه به ناحیه اشباع استفاده گردید. جهت لحاظ نمودن تغذیه برای مدل های آب زیرزمینی از خروجی نرم افزار SWAT استفاده شد. واسنجی خودکار مدل ها توسط نرم افزار PEST و به کمک اطلاعات ماهانه دوره آماری 1379 تا 1389 انجام گرفت. سپس صحت سنجی مدل ها برای دوره آماری 1389 تا 1391 صورت پذیرفت. مقدار RMSE برای روش مرسوم ((RCH و روش لحاظ نمودن ناحیه غیراشباع (UZF) در مرحله واسنجی برابر به ترتیب 45/1 و 52/1 متر و در مرحله صحت سنجی، برابر 80/1 و 62/1 متر بدست آمد. نتایج UZF حاکی از آن است که رسیدن تغذیه به آبخوان در مکان های مختلف دارای تاخیر های زمانی 1 تا 60 ماه می باشدکه هم خوانی مطلوبی با اطلاعات میدانی دارد. نتایج تحلیل حساسیت دو مدل نشان داد که مدل UZF به تغییر در پارامترهای ورودی حساس تر می باشد همچنین یافته های تحقیق حاکی از آن بود که در نظر گرفتن ناحیه غیراشباع در مدل سازی آب زیرزمینی، علاوه بر افزودن به مقدار RMSE مدل، امکان محاسبه زمان تاخیر و بخشی از نفوذ که در ناحیه غیراشباع ذخیره شده است را فراهم می آورد.
    کلیدواژگان: بسته UZF، بسته RCH، تغذیه، ناحیه غیراشباع، MODFLOW، NWT
  • عباس خاشعی سیوکی*، علی شهیدی، یحیی چوپان صفحات 510-516
    به منظور بررسی اثر پساب تصفیه خانه فاضلاب شهری تربت حیدریه، تحقیقی به صورت آزمایشات مزرعه ای انجام شد. تحقیق در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با پنج تیمار آب آبیاری و سه تکرار اجرا گردید. تیمار های این تحقیق آب چاه (تیمار شاهد) T1 ، فاضلاب تصفیه شده T2، ترکیب حجمی50% آب چاه و 50% فاضلاب تصفیه شده T3، آبیاری یک در میان آب و فاضلاب T4 و ترکیب حجمی 33% آب چاه و 66% فاضلاب تصفیه شده (مورد استفاده کشاورزان منطقه) T5 می باشند. براساس نتایج بدست آمده از میانگین مربعات صفات، نوع آب آبیاری در صفات عملکرد چین اول، عملکرد چین دوم، عملکرد کل و وزن 10 غوزه در سطح احتمال یک درصد معنی دار شد. در عملکرد چین اول تیمارهای T1 و T4 به ترتیب با وزن های7/926 و 1850 کم ترین و بیش ترین مقدار را داشتند، اما در عملکرد چین دوم و عملکرد کل، تیمارT3 بیش ترین مقدار را با وزن های 2580 و 3/4173 کیلوگرم در هکتار و وزن 10 غوزه 23/44 گرم را داشت. تیمار T1 با کم ترین عملکرد چین اول، عملکرد کل و وزن 10 غوزه در بین تیمارها مشاهده شد. تیمار T3 با عملکرد کل و وزن 10 غوزه بالاتر نسبت به بقیه تیمارها برای کشت در منطقه توصیه می شود.
    کلیدواژگان: پساب، رقم ورامین، غوزه، وزن عملکرد کل پنبه
  • گلاره فراهی، سعیدرضا خداشناس*، امین علیزاده، علی نقی ضیایی صفحات 517-527
    حل معادله ریچاردز با بکارگیری از روش ضمنی حجم محدود منجر به تولید یک سیستم معادلات غیرخطی شده که دقت حل آن تابعی از نوع روش حل معادلات غیرخطی است. روش تکراری پیکارد یک روش قوی، در عین حال با سرعت هم گرایی خطی است، روش نیوتن رافسون، درصورتی که حدس اولیه در بازه ای مناسب قرار بگیرد علاوه بر دقت بالا، از سرعت هم گرایی بیش تری برخوردار است.با این حال به دلیل حجم قابل توجه محاسبات ناشی از حل ماتریس ژاکوبین و مشتقات جزیی در هر تکرار، معمولا به عنوان یک روش محبوب در حل سیستم های غیرخطی در فضای بیش از یک بعد درنظر گرفته نمی شود. در این مقاله، به منظور کاهش حجم و زمان محاسبات تلفیق دو الگوریتم پیکارد و شبه نیوتن به همراه روش تسریع برویدن معرفی شد. ازاین رو هدف از این تحقیق در ابتدا مطالعه تاثیر تلفیق الگوریتم های خطی سازی به همراه روش سریع برویدن بر زمان شبیه سازی معادله دو بعدی ریچاردز و سپس بررسی دقت روش عددی حجم محدود ضمنی در حل این معادله است. بدین منظور از پارامترهای هیدرولیکی یک نمونه خاک لومی رسی شنی با شرایط مرزی هد ثابت و رطوبت اولیه معادل با رطوبت باقی مانده، استفاده شد. مقایسه نتایج سه الگوریتم خطی سازی نشان داد، در صورتی که شاخص هم گرایی تغییر حلقه الگوریتم پیکارد به الگوریتم شبه نیوتن درست انتخاب شود، روش پیکارد/شبه نیوتن تاثیر قابل توجهی در کاهش زمان محاسبات نسبت به روش پیکارد دارد. درصورتی که اعمال روش برویدن تاثیر چشم گیری در کاهش زمان از خود نشان نمی دهد. در ادامه نتایج مدل عددی با استفاده از الگوریتم پیکارد/ شبه نیوتن/ برویدن در قالب نیم رخ مکش با حل تحلیلی معادله ریچاردز به روش واریک، مقایسه شد. نتایج نشان داد که روش عددی حجم محدود ضمنی، از دقت بالایی در برآورد تغییرات مکش در خاک برخوردار است، به طوری که خطای جذر میانگین مربعات مدل عددی در مقایسه با حل تحلیلی واریک معادل 0001/0 سانتی متر محاسبه شد.
    کلیدواژگان: حلگرهای غیرخطی، روش حجم محدود، معادله ریچاردز
  • فاطمه کاراندیش* صفحات 528-538
    دماهای آستانه ی خاک یکی از مهم ترین مولفه های اثرگذار بر ویژگی های بیولوژیکی گیاهان بوده و تا حد زیادی می تواند رشد ریشه و در پی آن، جذب آب و عناصر غذایی از خاک را متاثر سازد. از آن جایی که رطوبت خاک، سهم مهمی در کنترل دمای خاک دارد، پیش بینی آثار محتمل اعمال یک استراتژی معین آبیاری می تواند امکان انتخاب شیوه ی مناسب با هدف افزایش کارآیی مصرف آب و عناصر غذایی را فرآهم سازد. بنابراین در این پژوهش، از مدل HYDRUS-2D، برای تحلیل دینامیکی تاثیر استراتژی های مختلف آبیاری بر تغییرات زمانی و مکانی دمای خاک و عدم قطعیت های حاکم در فرآیند شبیه سازی استفاده شد. داده های هم زمان دمای خاک و رطوبت، در شبکه ی منظمی از سنسورهای هوشمند IDRG SMS T-2 در محدوده ی ریشه ی گیاه ذرت تحت تیمارهای آبیاری کامل (FI)، کم آبیاری معمولی (DI) و آبیاری ناقص ریشه (PRD) در فصل زراعی 1389جمع آوری شد. واسنجی مدل بر اساس داده های پیوسته قرائت شد طی 10 فرآیند آبیاری در هر تیمار و صحت سنجی بر اساس تغییرات روزانه ی دمای خاک صورت گرفت. در ادامه، تحلیل عدم قطعیت مدل در شبیه سازی دما بر اساس محاسبه ی واریانس خطا در بعدهای مکانی و زمانی صورت گرفت. بر اساس معیارهای جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب کارآیی مدل (EF) در مرحله ی صحت سنجی، مدل HYDRUS-2D با دقت بالایی قادر به شبیه سازی دمای خاک (RMSE=0.02-0.42 oC، EF=0.71-0.92) بوده و کم ترین و بیش ترین مقدار میانگین RMSE در تخمین رژیم گرمایی خاک به ترتیب در تیمارهای FI و PRD بدست آمد. کم ترین دامنه ی عدم قطعیت مدل در شبیه سازی دمای خاک در تیمارهای FI، PRD و DI در محدوده ی عمقی 80-60 سانتی متری مشاهده شد و مقادیر خطا در این تیمارها به ترتیب در محدوده های 2/0±6/0، 3/2±9/5 و 2±4/5- درصد قرار داشت. همچنین، بیش ترین مقادیر آن در تیمارهای FI، PRD و DI به ترتیب در محدوده های عمقی 40-20، 20-0 و 60-40 سانتی متری وجود داشت و مقادیر آن به ترتیب معادل 5±9، 04/3±6/0- و 3/5±7/13- درصد بود. بر اساس نتایج این پژوهش، اعمال PRD می تواند با کنترل دماهای آستانه در محدوده ی 28-9 درجه ی سانتی گراد، از تعداد روزهای تنش کاسته و شرایط مطلوب تری را برای رشد ریشه، به ویژه در محدوده های عمقی فراتر از 40 سانتی متری در خاک فرآهم آورد.
    کلیدواژگان: آبیاری ناقص ریشه، تغییرات مکانی و زمانی دما، عدم قطعیت، مدل HYDRUS2D
  • آمنه میان آبادی*، حجت میان آبادی، امین علیزاده صفحات 539-551
    با توجه به افزایش فعالیت های انسانی در طبیعت و اثرات آن بر محیط زیست و منابع آبی، لزوم تغییر رویکرد در مدل سازی هیدرولوژی اجتناب ناپذیر است. برای مدل سازی بهتر رفتار هیدرولوژیکی حوضه ها به ویژه با درنظرگرفتن دخالت انسان در طبیعت، متخصصان هیدرولوژی باید درک درستی از هیدرولوژی، مدل و مدل سازی داشته باشند. بنا به تعریف، علم هیدرولوژی که رفتار آب را در بالا، رو و داخل زمین توصیف می کند، یک علم چندبخشی است که ارتباط بین علوم زمین و علوم زیستی را بررسی می کند. مدل سازی در هیدرولوژی با دو رویکرد نیوتنی و داروینی انجام می شود و بر اساس این رویکردها، رویکردهای پایین- بالا و بالا- پایین توسعه یافته اند. با توجه به مزایا و معایب هر رویکرد، ترکیب این دو رویکرد می تواند به فهم بهتر سیستم هیدرولوژیکی حوضه ها و مدل سازی آن کمک کند. در این مقاله با مرور مطالعات صورت گرفته، به مباحث مطرح شده جدید در زمینه مدل سازی هیدرولوژی و چالش های جدید مربوط به آن پرداخته می شود. بر اساس مطالعات صورت گرفته برای درک بهتر سیستم های درهم تنیده جفت شده انسان- محیط باید نگرش خود را به علم هیدرولوژی تغییر داده و رویکرد جدیدی در این زمینه اتخاذ شود. پیدایش علوم جدید هیدرولوژی اجتماعی و علم پایداری نشان از نقش غیرقابل انکار انسان در محیط زیست و اهمیت زیاد توسعه پایدار دارد که برای رسیدن به این هدف باید با تغییر سیستم آموزش هیدرولوژی متخصصان جوان هیدرولوژی را برای مدیریت چالش های جدید مربوط به منابع آبی در جهان در حال تغییر آماده کرد.
    کلیدواژگان: آموزش هیدرولوژی، توسعه پایدار، سیستم های درهم تنیده، علم پایداری، هیدرولوژی اجتماعی
  • حسین دهقانی سانیج*، محمد مهدی نخجوانی مقدم، بیژن قهرمان صفحات 552-561
    این پژوهش به منظور بررسی امکان کاربرد شاخص تنش آبی گیاه برای زمان بندی تک آبیاری بهاره گندم دیم در بالادست حوضه آبریز کرخه (به طور خاص منطقه هنام در استان لرستان) طی سال زراعی 94-1393 انجام گردید. بدین منظور در منطقه هنام سه مزرعه گندم دیم در عرصه کشاورزان به عنوان مزارع پژوهش انتخاب گردید. هر مزرعه به دو بخش تقسیم گردید. بخش اول در شرایط مدیریت دیم و بخش دوم تحت مدیریت تک آبیاری بهاره با عمق ثابت 60 میلی متر بود. زمان اعمال تک آبیاری بهاره در مزارع شماره 1 تا 3 متفاوت و به ترتیب در سه مرحله آغاز سنبله دهی، میانه گل دهی (گرده افشانی) و اوایل دانه بندی گندم بود. میزان رطوبت خاک تا عمق توسعه ریشه (60 سانتی متر از سطح خاک) و دمای پوشش سبز گیاه طی روزهای مختلف در مراحل گل دهی و دانه بندی اندازه گیری گردید. پس از تعیین مقادیر حدود مبنای پایین و بالا، مقادیر شاخص تنش آبی (CWSI) در مدیریت های مختلف تعیین گردید. حد پایینی (خط مبنای پایین CWSI) برای گندم دیم در منطقه هنام به صورت رابطه Tc – Ta = -2.089 VPD + 2.28 و حد مبنای بالا شاخص مذکور برابر 2/6 درجه سانتی گراد به دست آمد. آستانه تنش آبی برای گندم دیم به میزان 36/0 تعیین گردید. دمای پوشش سبز گیاه معادل آستانه مذکور برابر 4/26 درجه سانتی گراد حاصل گردید. تغییرات شاخص CWSI در مدیریت های مختلف اعمال شده در مزارع پژوهشی با تغییرات عملکرد دانه همبستگی 83 درصد را نشان داد. همچنین بین دمای پوشش سبز گیاه و میزان آب موجود در پروفیل خاک (در عمق توسعه ریشه گندم دیم) همبستگی بالایی مشاهده شد (R2=0.78).
    کلیدواژگان: آستانه تنش، دمای پوشش سبز، مدیریت آبیاری، هنام
  • معین هادی*، سعید جلیلی، ابوالفضل مجنونی هریس، رضا دلیرحسن نیا صفحات 558-566
    پژوهش حاضر به منظور بررسی تاثیر آبیاری تکمیلی و سوپرجاذب استاکوزورب4 بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهره وری مصرف آب گندم، در سال زراعی 95-1394 در اراضی کشاورزی دانشگاه تبریز به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. تیمار های آزمایش شامل آبیاری تکمیلی در سه سطح بدون آبیاری (I0)، تک آبیاری در خرداد (I1) و دو نوبت آبیاری در اردیبهشت و خرداد (I2) و مصرف سوپرجاذب استاکوزورب در سه سطح 0، 50 و 100 کیلوگرم بر هکتار (S0، S1 و S2) بود. نتایج نشان داد آبیاری تکمیلی بر روی تمام صفات مورد مطالعه در سطح 1 درصد معنی دار بود. اما اثر مصرف سوپرجاذب بر روی زیست توده غیر معنی دار حاصل شد. اثرات متقابل نیز بر دانه در خوشه، عملکرد و بهره وری مصرف آب در سطح 1 درصد و وزن هزار دانه و بهره وری اقتصادی در سطح 5 درصد معنی دار بود. بیش ترین مقدار عملکرد و بهره وری مصرف آب به ترتیب به میزان 35/4 تن در هکتار و 20/1 کیلوگرم بر مترمکعب از تیمار S2I1 به دست آمد که عملکرد و بهره وری مصرف آب را نسبت به تیمار شاهد به ترتیب به میزان 74/2 تن در هکتار و 66/0 کیلوگرم بر مترمکعب افزایش داد. نتایج تحلیل اقتصادی نشان داد در کشت گندم به صورت دیم، مصرف سوپرجاذب بدون انجام آبیاری تکمیلی توجیه اقتصادی ندارد. با در نظر گرفتن تحلیل های اقتصادی، تیمار S0I1با افزایش 8/134 درصدی عملکرد و 4/94 درصدی بهره وری مصرف آب نسبت به تیمار شاهد بهترین شرایط را دارد. بیش ترین مقدار بهره وری آب آبیاری (51/3 کیلوگرم بر مترمکعب) از تیمار S1I1 حاصل گردید.
    کلیدواژگان: استاکوزورب، بهره وری مصرف آب، تحلیل اقتصادی، عملکرد دانه
  • سمیه فضلی*، حمزه نور صفحات 562-571
    فرسایش در مقیاس دامنه به عنوان نقطه آغازین فرسایش خاک در آبخیز محسوب شده و در مناطق نیمه خشک از مهم ترین فازهای فرسایش خاک می باشد. در این راستا بررسی عوامل موثر بر فرسایش از جمله میزان پوشش گیاهی می تواند اطلاعات مفیدی به منظور مدیریت کارآمد آبخیز در اختیار قرار دهد. با این حال پژوهش های اندکی در زمینه شبیه سازی اثر نقش پوشش گیاهی بر فرآیندهای هیدرولوژی در مقیاس دامنه گزارش شده است. بنابراین پژوهش حاضر با هدف شبیه سازی و سپس ارزیابی اثرپذیری فرسایش خاک از سناریوهای پوشش گیاهی در مقیاس دامنه طرح ریزی شده است. برای این منظور از مدل فرسایش دامنه ای (HEM) برای تخمین رسوب 16 رگبار در مراتع ایستگاه تحقیقات منابع طبیعی یونسی در استان مرکزی استفاده شد. نتایج نشان داد با واسنجی عامل فرسایش پذیری کارایی مدل فرسایش دامنه ای در تخمین مقدار فرسایش، با خطای تخمین و ضریب کارایی به ترتیب 44 و 88 درصد قابل قبول می باشد. هم چنین نتایج نشان داد کاهش 10%، 20% و 30% پوشش گیاهی به ترتیب باعث افزایش 21%، 45% و 82% فرسایش خاک در منطقه خواهد شد. در نهایت نتایج دلالت بر اثر مهم درصد پوشش گیاهی بر تولید رسوب در مقیاس دامنه داشت.
    کلیدواژگان: تحویل رسوب، فرسایش خاک، فرسایش دامنه ای، مدیریت آبخیز
  • شمیم لاریجانی*، حمیده نوری، حامد ابراهیمیان صفحات 572-585
    امروزه منابع آب زیرزمینی در تامین آب مورد نیاز کشاورزی نقش بسزایی دارد. با توجه به این که ایران در منطقه ای با اقلیم نیمه خشک وجود دارد، بررسی جریان برگشتی از آب آبیاری به منابع آب زیرزمینی که جز تلفات آبیاری بحساب نمی آید و می تواند در تغذیه آب زیرزمینی نقش بسزایی داشته باشد، اهمیت یافته است. هدف از این مطالعه شیبه سازی اثر آبیاری بر تغذیه آب زیرزمینی با استفاده از مدل HYDRUS-1D بود. در این راستا از اطلاعات کشت گیاه گندم پاییزه و ذرت در دشت هشتگرد استان البرز طی سال های 2013-2004 استفاده (92-1383) شد. نفوذ عمقی آب آبیاری و رطوبت خاک با در نظر گرفتن دو بازده آبیاری 60 و 80 درصد ( به ترتیب معادل 40 و 20 درصد نفوذ عمقی ) در مدل شبیه سازی شده است. نتایج نشان داد که پیش روی رطوبت در خاک برای هر دو بازده آبیاری در مزرعه انتخابی باعث بالا آمدن سطح ایستابی، تا عمق 1 متری شد. همچنین بیش ترین تغذیه در مزرعه مورد مطالعه مربوط به کشت گندم پاییزه بود. طی سال های شبیه سازی بازده آبیاری 60 و 80 درصد موجب 63/2 متر و 6/1 متر تغذیه سفره آب زیرزمینی شد که به ترتیب 6/14 درصد و 92/10 درصد از آب آبیاری و بارندگی را شامل می شود. نتایج این پژوهش نشان داد که نفوذ عمقی حاصل از آب آبیاری و بارندگی موجب تغذیه و در نتیجه بالا آمدن سطح سفره آب زیرزمینی می شود.
    کلیدواژگان: بازده، تغذیه آب زیرزمینی، تلفات آبیاری، رطوبت خاک، 1D، HYDRUS
  • مصطفی یعقوب زاده*، مهدی امیرآبادی زاده، یوسف رمضانی، محسن پوررضا بیلندی صفحات 586-596
    مدیریت و برنامه ریزی منابع آب به علت عدم قطعیت تغییراقلیم کاری سخت در سرتاسر جهان شده است. بنابراین در این تحقیق عدم قطعیت سناریوهای انتشار در برآورد رطوبت خاک در طی هفته های رشد گندم مزرعه فاروب نیشابور به کمک مدل SWAP بررسی شد. داده های اقلیمی به کمک ده مدل AOGCMو دو سناریو انتشار A2 و B1 برای دوره آتی 2099-2080 برآورد گردید. داده های دما و بارش به کمک مدل LARS-WG ریزمقیاس شده و وارد مدل SWAP شد. داده های رطوبت خاک در اعماق 30 و 60 سانتی متری در طی هفته های رشد گندم برای دوره پایه و آتی به کمک مدل SWAP محاسبه شد و با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان داد در هفته های آخر رشد گندم مزرعه فاروب، سناریوهای انتشار برای دوره آتی نسبت به دوره پایه درصد رطوبت کم تری در خاک را برآورد می کنند و گیاه با بیش ترین تنش خشکی روبرو خواهد شد. همچنین نتایج باندهای قطعیت سناریوهای انتشار نشان داد سناریو A2 نسبت به B1 از قطعیت کم تری در برآورد رطوبت خاک برای دوره آتی در طی هفته های رشد برخوردار است.
    کلیدواژگان: تغییراقلیم، رطوبت خاک، سناریوهای انتشار، عدم قطعیت، مدل SWAP
  • فرشته اسدی، رامین فضل اولی*، علیرضا عمادی صفحات 597-608
    سازه های مستهلک کننده انرژی علاوه بر از بین بردن انرژی آب، وسیله‏ای برای کنترل پرش هیدرولیکی محسوب می‏شوند. در این تحقیق، به بررسی آزمایشگاهی اثر زبری های مکعبی با آرایش‏های زیگزاگی و ردیفی در ردیف‏ها و زاویه های متفاوت بر طول پرش و استهلاک انرژی پرداخته شده است. به‏این‏منظور در مدل آزمایشگاهی از فلومی به طول 12، عرض 5/0 و ارتفاع 7/0 متر استفاده شد و بسترهای زبر در پایین‏دست دریچه کشویی لبه ‏تیز قرار گرفت. آزمایش‏ها در محدوده عدد فرود 5/4 تا 9 انجام شد. نتایج عملکرد بهتر آرایش زیگزاگی نسبت به ردیفی در کاهش طول پرش به میزان 49 درصد را نشان ‏داد به‏طوری‏که درصد کاهش طول پرش هیدرولیکی برای بسترهای زبر مورد آزمایش در مقایسه با بستر صاف در آرایش زیگزاگی بین 46 تا 54 درصد و در آرایش ردیفی 37 تا 46 درصد محاسبه شد. در آرایش زیگزاگی با افزایش عدد فرود، طول نسبی پرش ( ) افزایش می‏یابد و در آرایش ردیفی تغییرات در اعداد فرود بالا مستقل از اعداد فرود می‏باشد. در آرایش زیگزاگی درصد افزایش نرخ استهلاک انرژی پرش هیدرولیکی در محدوده 19 تا 31 و در آرایش ردیفی بین 20 تا 34 درصد می‏باشد.
    کلیدواژگان: آرایش زیگزاگی و ردیفی، طول نسبی پرش، محدوده عدد فرود، مدل آزمایشگاهی
  • تحلیل اثرات سیاست قیمت گذاری آب آبیاری بر الگوی کشت و بهره وری مصرف آب / مطالعه موردی: دشت قروه- دهگلان در استان کردستان
    حامد قادرزاده*، سمیرا شایانمهر، رضا هزاره صفحات 609-617
    مطالعه حاضر به بررسی اثرات سیاست قیمت گذاری آب آبیاری بر الگوی کشت و بهره وری مصرف آب در منطقه دشت قروه-دهگلان در استان کردستان پرداخته است. روش برنامه ریزی ریاضی مثبت (PMP) و ماکزیمم آنتروپی (ME) برای تحلیل داده ها استفاده شد. تعداد 360 مزرعه به عنوان نمونه از طریق روش نمونه گیری تصادفی طبقه بندی شده برای سال زراعی 92-1391 انتخاب شد که داده های مورد نیاز از طریق مصاحبه و پرسشنامه جمع آوری گردید. برای تجزیه و تحلیل اطلاعات تحقیق حاضر از بسته نرم افزاری GAMS استفاده گردید. نتایج اعمال سیاست افزایش قیمت آب بر الگوی کشت نشان داد، سطح زیر کشت محصولات با نیاز آبی کم یا محصولات با درآمد بالا، افزایش می یابد. همچنین نتایج بررسی سیاست قیمت گذاری آب بر شاخص های بهره وری مصرف آب (اشتغال به ازای واحد حجم آب، تولید به ازای واحد حجم آب و سود ناخالص به ازای واحد حجم آب) نشان داد که بهره وری مصرف آب افزایش می یابد. لازم به ذکر است که اعمال این سیاست، شاخص سود خالص به ازای واحد حجم آب را در محصولات سیر، کلزا و پیاز افزایش و برای سایر محصولات کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی ریاضی مثبت، بهره وری آب، حداکثر آنتروپی، دشت قروه، دهگلان
  • محمدرضا خالدیان*، مجتبی رضایی صفحات 618-625
    در پژوهش حاضر تاثیر آبیاری با آب برداشتی از پنج مقطع رودخانه و آب چاه روی انباشت عناصر سنگین در دانه برنج پرداخته شد. بدین منظور آزمایش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار که در آن آبیاری در پنج سطح 1) غرقاب دایم (5 سانتی متر آب روی سطح خاک)، 2) اشباع، 3) 100 درصد ظرفیت زراعی، 4) 80 درصد ظرفیت زراعی و 5) 60 درصد ظرفیت زراعی روی برنج رقم خزر (که اغلب در حوضه آبریز این رودخانه کشت می شود) در خاک سیلتی رسی و در گلدان های پلاستیکی انجام شد. آبیاری با آب برداشتی از شش منبع ذکر شده انجام شد. نتایج نشان می دهند که همه منابع آب و همه رژیم های آبیاری سبب آلودگی دانه برنج به مس و روی نشده اند، ولی همه منابع آبی (چاه و رودخانه) و همه رژیم های آبیاری موجب آلودگی دانه به سرب شده اند (دارای غلظت بیش از 2/0 میلی گرم بر کیلوگرم). نتایج نشان می دهند که به جز آب چاه سایر تیمارهای منابع آب (آب برداشتی از مقاطع مختلف رودخانه زرجوب) موجب آلودگی دانه به کادمیوم نشده اند. رژیم های آبیاری در حد 60 و 80 درصد ظرفیت زراعی موجب آلودگی دانه به کادمیوم شده اند.
    کلیدواژگان: آبیاری، آلودگی آب، رشت
  • مریم محمدپور، کامران زینال زاده*، وحید رضاوردی نژاد، بهزاد حصاری صفحات 626-635
    این مطالعه اثرات هیدرولوژیکی تغییر سامانه های آبیاری در حوضه آبریز اهرچای را تحلیل می کند. به این منظور، یک رویکرد مفهومی بر اساس حسابداری آب به کمک مدل WEAP بکار برده شد. فرآیند هیدرولوژیک حوضه آبریز در قالب دو مدل به روش رطوبت خاک شبیه سازی شد. در گام بعد، مدل های ساخته شده مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفته و اجزای بیلان هیدرولوژیک حوضه برآورد شدند. نتایج نشان داد تبخیر - تعرق کل در آبیاری تحت فشار بیش تر از آبیاری سطحی بود (26٪). رواناب سطحی در دوره آبیاری تحت فشار بواسطه کاهش جریان بازگشتی آبیاری و بارش از دوره آبیاری سطحی کم تر بود (52٪). این نتایج نشان داد رواناب سطحی می تواند توسط نوع آبیاری و بارندگی تحت تاثیر قرار بگیرد. در حالت کلی، بیلان آب حوضه کاهش زیادی پیدا کرد. نتایج تحقیق حاضر بیانگر پتانسیل منفی روش آبیاری تحت فشار روی هیدرولوژی حوضه آبریز است. همچنین نتایج نشان داد مدل WEAP امکان ارزیابی اثرات هیدرولوژیکی سامانه های مختلف آبیاری را بر روی منابع آب حوضه آبریز دارد. در راستای مدیریت منابع آب حوضه های آبریز، روش حسابداری بیلان، آب باید برای جلوگیری از ایجاد سوء تفاهم ها در مورد اثرات هیدرولوژیکی آبیاری تحت فشار، مانند انتظارات غیرواقعی در صرفه جویی آب در حوضه های آبریز بکار برده شود.
    کلیدواژگان: توسعه آبیاری تحت فشار، حسابداری آب، شرایط هیدرولوژیک حوضه آبریز، مدل WEAP، مدیریت منابع آب
  • محمد بنایان اول*، سارا اسدی، حسن صالحی، سعیده کوزهگران صفحات 636-346
    تحلیل تصویری پراکندگی الگوی بارندگی در هر مکانی منجر به اظهار نظرهای ذهنی و مبهمی می شود. بنابراین یافتن شاخص های مفید با توانایی توضیح و تفسیر بهتر پراکندگی و الگوی بارش به منظور افزایش درک ما از الگوی بارش، ضروری به نظر می رسد. در مطالعه اخیر، رابطه بین شاخص ها و عملکرد دو گیاه زراعی گندم و جو در طول دوره 30 ساله 1363 – 1392 در مشهد ارزیابی شده است. شاخص های یکنواختی برای دو دوره کاشت تا مرحله برداشت و مرحله بحرانی رشد گندم و جو (گرده افشانی) محاسبه شد. مرحله بحرانی محدود به یک دوره 30 روزه گرده افشانی گیاهان از می تا ژوئن (اواسط خرداد تا اوسط تیر) بود. نتایج بیانگر این است که عملکرد گندم و جو همبستگی معنی داری با شاخص ER (شیب خط یکنواختی: میانگین بارش روزانه در طول دوره رشد گیاه زراعی) (تا 5/0) دارد. در حالی که همبستگی میان عملکرد گندم و جو با شاخص UR (شاخص توزیع نابرابر بارش) وجود نداشت. اما، هنگامی که شاخص یکنواختی بر اساس میانگین بارش روزانه وزن داده شد (UR/ER)، همبستگی منفی معنی داری (45/0-r=) مشاهده شد. همبستگی بین شاخص های یکنواختی (UR) و عملکرد گندم و جو در دوره بحرانی گرده افشانی در حدود 48/0 بود. که نشان دهنده بهبود دقت این شاخص در شرایط انتخاب درست دوره بحرانی و تاثیر بارندگی در این دوره بر عملکرد گیاهان زراعی می باشد.
    کلیدواژگان: بارندگی تجمعی، شاخص یکنواختی، عملکرد غلات
  • کیومرث روشنگر، علی فرودی خور*، مجتبی صانعی صفحات 647-657
    الگوی سه بعدی جریان در سرریزهای اوجی و نامحدود بودن تغییرات پارامترهای هندسی به مانند تصحیح جزیی در شکل تاج یا تغییرات سازه ای از یک سو و محدودیت اطلاعات قابل دسترس در مورد هیدرولیک سرریزهای اوجی قوس محور از سوی دیگر، به عنوان چالشی بزرگ، باعث گردیده تا به کارگیری سیستم های فرامدل و داده گرا مورد توجه محققان قرار گیرد. در تحقیق کنونی پیش بینی ضریب دبی با استفاده از داده های آزمایشگاهی و بکارگیری روش های هوش مصنوعی (ماشین بردار پشتیبان SVM و سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی ANFIS) انجام شد. بدین منظور از داده های مدل آزمایشگاهی از این سرریز با چندین زاویه همگرایی دیواره های هادی (ساخته شده توسط نگارندگان) استفاده و به ازای مدل های مختلف، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که نسبت هد طراحی به عمق بحرانی ( ) بیش ترین تاثیر را در تخمین ضریب دبی در مدل برتر و پارامترهای هد بالادست به هد طراحی ( ) و هد بالادست به ارتفاع سرریز ( )تاثیر تقریبا یکسان و کم تری را در این مدل دارا می باشند. همچنین نتایج عملکرد مناسب روش های SVM و ANFIS را تایید می نماید بطوری که در بهترین حالت ارزیابی آزمون، در روش SVM مقادیر 966/0 ،R=93/0 DC=و 06/0=RMSE و برای روش ANFIS مقادیر945/0R=، 885/0DC= و088/0 =RMSE مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: دیواره های هادی همگرا، سرریز اوجی، ضریب دبی، SVM، ANFIS
  • منیره فغانی*، خلیل قربانی، میثم سالاری جزی صفحات 667-679
    خشکسالی به عنوان کمبود بارش نسبت به میانگین بلند مدت بارش در یک دوره زمانی، می تواند تحت تاثیر تغییر اقلیم قرار گیرد. بررسی تغییرات خشکسالی می تواند ابزاری مفید برای مدیریت منابع آب باشد. در این مطالعه برای بررسی روند خشکسالی در ایران از داده های بارش ماهانه 119 ایستگاه هواشناسی طی دوره آماری 1390- 1366 استفاده شد و بر اساس آن ها، شاخص شدت خشکسالی SPI در فصل های مختلف سال محاسبه شد. برای تحلیل روند و نقطه شکست به ترتیب از آزمون های من - کندال و پتی استفاده شد. نتایج آزمون پتی نشان داد که در فصول بهار، تابستان، پاییز و زمستان به ترتیب 27،42، 35 و 16 ایستگاه دارای نقاط دارای شکست می باشند که به وضوح بیان می کند عدم در نظرگرفتن تحلیل نقطه شکست در آزمون روند می تواند منجر به اشتباهات غیرقابل اغماض در نتایج شود. تحلیل نتایج بررسی روند بیانگر آن است که در فصل های بهار، تابستان، پاییز و زمستان به ترتیب در 10،4، 8 و 9 ایستگاه روند افزایشی و در 6 ،0،1 و 2 ایستگاه روند کاهشی وجود دارد. به علاوه بررسی توزیع مکانی نشان می دهد که عمده ایستگاه هایی که شاخص SPIآن ها در فصول مختلف سال دارای روند می باشند در بخش های غربی کشور واقع شده اند به طوری که در این قسمت در فصل بهار روند کاهشی و در فصل تابستان و زمستان روند افزایشی دیده می شود لیکن در فصل پاییز الگوی مکانی خاصی وجود ندارد.
    کلیدواژگان: پتی، تغییر اقلیم، خشکسالی، شاخص بارش استاندارد، من - کندال
  • سامان راستگو*، سینا بشارت صفحات 680-691
    پارامترهای معادلات نفوذ، در ارزیابی و طراحی سیستم های آبیاری نقش اساسی دارند و به منظور افزایش بازده آبیاری ضروری است که با دقت فراوان تخمین زده شوند. در این مطالعه، روش های دو نقطه ای الیوت و واکر3، دو نقطه ای ابراهیمیان و همکاران، یک نقطه ای شپارد4 و همکاران، بهینه سازی چند سطحی و پیشروی بنامی و افن5 با داده های اندازه گیری شده ارزیابی و مقایسه شدند، و دقت هر یک از آن ها در برآورد حجم نفوذ آب به خاک و تخمین مرحله پیشروی در آبیاری جویچه ای معمولی و یک در میان ثابت در یک خاک رسی تعیین شد. بدین منظور، جویچه هایی به طول 70 متر، عرض 75/0 متر، شیب تقریبی 0075/0 متر بر متر و شدت جریان ورودی برای آبیاری اول 9/0 و آبیاری های دوم و سوم 1/1 لیتر بر ثانیه، ایجاد گردید. نفوذ آب در جویچه ها با استفاده از روش ورودی - خروجی در مزرعه اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که، براساس تخمین پارامترهای نفوذ، در برآورد میزان آب نفوذ یافته به خاک، روش های بهینه سازی چند سطحی و دو نقطه ای الیوت و واکر در آبیاری جویچه ای معمولی به ترتیب با 9/14 و 87/17 درصد و در آبیاری جویچه ای یک در میان ثابت به ترتیب با 1/12 و 92/25 درصد دارای کم ترین خطای نسبی می باشند. و روش یک نقطه ای شپارد در برآورد میزان آب نفوذ یافته به خاک، در آبیاری جویچه ای معمولی و یک در میان ثابت به ترتیب با 53/40 و 37/33 درصد بیش ترین خطای نسبی را دارد. روش بهینه سازی چند سطحی کم ترین RMSE را در برآورد حجم کل آب نفوذ یافته در آبیاری جویچه ای معمولی و یک در میان ثابت داشت. در پیش بینی مرحله پیشروی با استفاده از روش های مختلف در آبیاری جویچه ای و یک در میان ثابت روش های یک نقطه ای شپارد و دو نقطه ای الیوت و واکر به ترتیب آبیاری با 71/18 و 91/28 درصد و 51/17 و 4/34 درصد دارای کم ترین خطای استاندارد بوده اند. مقایسه نتایج روش بهینه سازی چندسطحی با روش دونقطه ای الیوت و واکر نشان داد که درصد اختلاف این دو روش در برآورد حجم نفوذ آب به خاک در آبیاری جویچه ای معمولی کم و حدود 3 درصد می باشد. به همین جهت می توان روش بهینه سازی چند سطحی را برای برآورد دقیق تر حجم نفوذ آب در جویچه ها در شرایط خاک مشابه استفاده کرد.
    کلیدواژگان: آبیاری جویچه ای، تخمین پارامترهای نفوذ، بهینه سازی چندسطحی، فاز پیشروی
  • مریم بازاری جامخانه، محمدعلی غلامی سفیدکوهی*، سهراب عزیزپور صفحات 692-697
    هدایت هیدرولیکی اشباع و تخلخل موثر از مهم ترین پارامترها در مدل سازی آب های زیرزمینی، حرکت آب در خاک و انتقال املاح می باشد. پژوهش حاضر، با هدف بررسی دقت پیش بینی هم زمان این دو پارامتر با استفاده از حل معکوس معادله بوسینسک یک بعدی حاکم بر جریان اشباع و غیرماندگار انجام شد. در روش معکوس پیشنهاد شده، از الگوریتم ژنتیک به عنوان روش بهینه سازی و از روش حجم کنترل برای حل عددی معادله دیفرانسیل حاکم استفاده شد. به منظور جمع آوری داده های مورد نیاز، مدل فیزیکی به طول 4 متر، عرض 2 متر و ارتفاع 8/1 متر ساخته شد و در زمان های مختلف ارتفاع سطح ایستابی از طریق 20 عدد پیزومتر تعبیه شده در مدل قرائت شد. همچنین مقادیر هدایت هیدرولیکی اشباع (K) و تخلخل موثر (μ) به صورت مستقیم نیز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد، الگوریتم ژنتیک ابزاری توانمند برای بهینه سازی در روش حل معکوس می باشد زیرا مقادیر هدایت هیدرولیکی اشباع و تخلخل موثر با دقت بالایی برآورد شد. یافته ها نشان داد ارتفاع سطح ایستابی به روش معکوس با دقت قابل قبولی پیش بینی شد به طوری که پارامترهای آماری جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، خطای حداکثر (ME)، میانگین خطای مطلق (MAE) و راندمان یا کارایی مدل (EF) به ترتیب 22، 18، 53 (میلی متر) و 94 درصد حاصل شد. همچنین نتایج دلالت بر این دارد که گذشت زمان باعث شد تا روش بکارگرفته از دقت بالایی برخوردار شود به طوری که توانایی پیش بینی روش معکوس در زمان های پایانی آزمایش بیش تر از گام های زمانی اولیه بود.
    کلیدواژگان: ارزیابی، الگوریتم ژنتیک، حجم کنترل، سطح ایستابی
  • ابراهیم نوحانی*، ادریس معروفی نیا، خهبات خسروی صفحات 698-707
    کمبود اطلاعات در بیش تر حوضه های آبخیز، تعدادی از محققان را بر آن داشته که برای مطالعات هیدرولوژیکی و پتانسیل یابی منابع آب زیرزمینی به استفاده از تجزیه و تحلیل های مکانی در سیستم اطلاعات جغرافیایی روی آورند. در این پژوهش به کارآیی روش EBF Evidential belief function) ) برای پتاسیل یابی منابع آب زیرزمینی در دشت الشتر استان لرستان پرداخته شده است. برای دست یابی به هدف تحقیق از پارامتر های شیب، طبقات ارتفاعی، کاربری اراضی، انحنای زمین (Curvature)، شاخص رطوبت توپوگرافی و شاخص توان رودخانه استفاده شد. نقشه های رقومی کلیه پارامتر ها با استفاده از نرم افزارهای Arc GIS 10.1 و SAGA GIS 2 با فرمت رستری تهیه شدند. سپس، موقعیت جغرافیایی 28 چاه در منطقه تهیه گردید. نقاط به صورت تصادفی به گروه هایی متشکل از 20 چاه (70%) و 8 چاه (30%) به ترتیب برای واسنجی (مدل سازی) و اعتبار سنجی تقسیم شدند. نتایج طبق هیستوگرام تراکم چاه نشان داد که روش EBF برای پهنه بندی پتانسیل یابی منابع آب زیرزمینی از کارآیی مناسبی برخوردار است. با توجه به نقشه نهایی پهنه بندی می توان به این نتیجه رسید که حاشیه های غربی دشت دارای پتانسیل بالاتر و مرکز دشت دارای پتانسیل کم تا متوسط می باشد.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، دشت الشتر، GIS، EBF
|
  • F. Nazarieh, H. Ansari*, A.N. Ziaei, K. Davari, A. Izady Pages 496-509
    This study was conducted to investigate the effect of vadose zone modeling on groundwater recharge, and comparing this method with conventional method of ground water modeling. Hence, Neishaboor plain was selected as a case study. MODFLOW-NWT model was chosen to simulate the flow of saturated zone. The UZF package simulates flow through the vadose zone while the RCH package transfers recharge directly to the saturated zone. Recharge defined for the two groundwater models was obtained from the SWAT model. Automatic calibration of the models was done with PEST form2000 to 2010, and verification of the models was done form2000 to 2010. RMSE of the conventional method (RCH package) and modeling vadose zone (UZF) in calibration stage were 1.45 m and 1.52 m, and in verification stage was 1.80 and 1.62 respectively. Results of UZF indicate recharge enter to the saturated zone with 1 to 56 month lag times in different areas. The sensitivity analysis of models demonstrated that the model, which considered UZF, was moresensitive to input parameters. Findings revealed that taking into account the vadose zone in groundwater modeling, can improve performance of the model, and makes it possible to calculate the lag time and part of infiltration that stored in vadose Zone.
    Keywords: RCH package, Recharge, MODFLOW, NWT, Vadose Zone, UZF Package
  • A. Khasheisiuki*, A. Shahidi, Y. Chopan Pages 510-516
    To study the effects of urban wastewater of Torbat Heydariyeh city for field experiments conducted. Research in a block completely randomized design with three replications of five treatments of irrigation. The study treatments of well water (control) T1, wastewater T2, combining 50% water and 50% wastewater T3, Irrigation water and wastewater between T4 and the combination of 33% water and 66% wastewater (used farmers) T5. According to the results of research, irrigation traits were significant at the 1% level. The first Harvest performance treatments T1 and T4, respectively, with a weight of 926.7 and 1850 kg per hectare minimum and maximum value, but the second Harvest performance and function and treatment of T3 highest weight of 2580 and 4173.3 kg per hectare and 10 boll weight 44.23 grams, respectively. Treatment control with the lowest first Harvest performance, total yield and 10 bolls weight between treatments was. Treatment T3 with the second Harvest performance, total yield and 10 bolls weight higher than other treatments recommended for cultivation in the region.
    Keywords: Boll weight, Total Yield of cotton, Varamin cultivar, Wastewater
  • G.Farahi, S. R. Khodashenas*, A. Alizadeh, A.N. Ziaee Pages 517-527
    Groundwater flow in variably saturated soils is described by the nonlinear Richards equation. The solution of Richards equation using implicit finite volume method produces a system of nonlinear equations, whose resolution demands for the application of an appropriate nonlinear systems solvers, such as the Picard or the Newton schemes. The Picard iterative technique is a robust method, which is convergent at a linear rate while the Newton-Raphson (Newton) method can produce accurate results when using a suitable initial guess and converge at a much higher rate. But since the computational cost of Newton method, due to the calculation of theformal inversion of Jacobian Matrix and partial derivatives is high, this method doesn’t seem to be demanding for the problems with more than one dimension. In this paper, to reduce the cost and time of Newton’s iterations, the mixed form of Picard and quasi-Newton followed by the Broyden method is employed. Therefore the purpose of this paper is first to investigate the effect of three linearization methods on the time of calculation and then to study the accuracy of the proposed implicit finite volume method for solving two dimensional mixed form of Richards equation. For this, data from a test case for a sandy clay loam soil with constant head as a boundary condition and initial moisture close to residual moisture was used. Comparison of the three linearized methods showed that for well selected convergence criterion, Picard/quasi Newton algorithm can dramatically reduce the time of calculations and number of iteration when compared to Picard scheme. Broyden method has a small effect on reducing time of calculation comparing with Picard/quasi Newton method. The performance of the proposed numerical method was then studied for two dimensionalmovement of water in a variably saturated soil using Picard/quasi Newton/Broyden method in comparison with the Warrick’s analytical solution. The results showed that the implicit finite volume method produced a good fit to the analytical solution, so that the RMSE=0.0001 was calculated between the models results and analytical solution on Richards equation.
    Keywords: Richards equation, finite volume method, nonlinear solvers
  • F. Karandish* Pages 528-538
    Soil cardinal temperatures are one of the affective factors on biological properties of crops and highly affect root growth and consequently, water and nutrient uptake. Since soil water content has a considerable contribution in controlling soil temperature, predicting the probable consequences of applying a specific irrigation strategy may help with selecting a suitable method aiming at increasing water and nutrient use efficiency. Therefore, in this research, HYDRUS2D was applied for dynamical assessment of the influence of different irrigation strategies on the spatial and temporal pattern of soil temperature variations and the projected uncertainties through the simulation approach. Simultaneous soil water content and soil temperature data was collected by using IDRG SMS T-2 sensors installed in maize rooting zone under full irrigation (FI), deficit irrigation (DI) and partial root-zone drying (PRD) during 2010 growing season. Simultaneous soil water content and soil temperature data was collected by using IDRG SMS T-2 sensors installed in maize rooting zone. The calibration process was done using the continues data collected after 10 irrigation events in all treatments, and the validation process was carried out using daily variations of soil temperature. Finally, the model uncertainty was assessed by calculating the spatial and temporal error variance. Based on the root mean square error (RMSE) and model efficiency (EF) in the validation process, HYDRUS2D could accurately simulate soil temperature (RMSE=0.02-0.42 oC, EF=0.71-0.92) and the minimum and maximum RMSE in estimation soil thermal regimes was corresponded to FI and PRD treatments, respectively. the lowest uncertainty domain for simulating soil temperature under FI, PRD and DI treatments was observed in 60-80 cm soil depth, and the estimated errors for these treatments were, respectively, 0.6±0.2, 5.9±2.3 and -5.4±2 percentage, respectively. Moreover, the highest uncertainty domain for FI, PRD and DI treatments was corresponded to 20-40 cm, 0-20 cm and 60-80 cm soil depth, respectively, and accounted for 9±5, -0.6±3.04 and 13.7±5.3 percentage, respectively. Based on the results, applying PRD would decrease the number of stress days through controlling soil cardinal temperatures in the domain of 9-28 oC which led to providing a better condition for root growth especially in the soil depths beyond 40 cm.
    Keywords: HYDRUS2D, Partial Root-zone Drying, Spatial, Temporal Variation of Temperature, Uncertainty
  • A. Mianabadi*, H. Mianabadi, A. Alizadeh Pages 539-551
    Due to increasing human activities and its impacts on the environment and water resources, a paradigm shift in hydrological modeling is inevitable. For better modeling of basins’ hydrological behavior, especially with considering the human influences, hydrologist should have an appropriate understanding of the hydrology, models and modeling. By definition, hydrology, which describes the behavior of water above, over and through the Earth, is a multi-disciplinary science which investigates the relationship between the earth and life sciences. There are two approaches for hydrological modeling, Newtonian and Darwinian, based on which the bottom-up and top-down approaches were developed. Considering the pros and cons of each approach, combination of the bottom-up and top-down approaches can help to a better understanding and modeling of the hydrological system of the basins. In this paper, we discuss the novel approach and its challenges in hydrological modeling. Based on the previous studies, we must change our approach to model hydrological systems for a better understanding of the complex coupled human-environmental systems. Emerging the new sciences of socio hydrology and sustainability science indicates the undeniable role of humans in the environment and the importance of sustainable development. To reach a sustainable development, it is crucial to empower the young hydrologists to cope with the new water resources challenges in a changing world by reframing hydrology education.
    Keywords: Complex systems, hydrology education, Socio, hydrology, Sustainability science, Sustainable development
  • H. Dehghanisanij*, M.M. Nakhjavanimoghaddam, B. Ghahraman Pages 552-561
    This study was conducted to study scheduling of single irrigation for rain-fed wheat using crop water stress index (CWSI) for arid and semiarid regions of Honam plain located in upstream of Karkheh River Basin of Iran during 2004-2005. Three cultivated rain-fed wheat were selected to conduct the treatments. Each farm separated to 2 part: (1) rain-fed (2) single irrigation in spring by depth of 60 cm. Application of single irrigation was different in 3 farms which were in heading, flowering, and milk stages accordingly. Soil water content in 60 cm soil depth and canopy temperature in flowering and milk development stages was measured in different times. CWSI was evaluated when upper and lower base line for non-transpiring were determined. Lower and upper baseline for non-transpiring was Tc –Ta = -2.089 VPD 2.28 and 6.2oC accordingly and CWSI and canopy temperature was 0.36 and 26.4. CWSI and yield variation were in 83% agreement. Moreover, wheat canopy temperature and soil water content showed a high agreement (R2) of 0.78.
    Keywords: Canopy temperature, Honam, Irrigation management, Water stress threshold
  • M. Hadi*, S. Jalili, A. Majnooni Heris, R. Delirhasannia Pages 558-566
    This study was conducted to investigate the effect of supplemental irrigation and Stockosorb superabsorbent on yield, yield components and water use efficiency in irrigated wheat during 2015-2016 crop years in agricultural faculty of Tabriz University as factorial in randomized complete block design with three replications. Experimental treatments consisted of supplemental irrigation at three levels of without irrigation (I0), irrigation once in June (I1) and irrigation twice in May and June (I2), and the use of Stockosorb superabsorbent at three levels of 0, 50 and 100 kg.ha-1. (S0, S1 and S2). The results showed that supplemental irrigation was significant on all traits at the level of 1%, but no significant effect of superabsorbent was obtained on biological yield. Interactions in the number of grains per panicle, yield and water use efficiency were significant at the level of 1% and in thousand kernel weight and economical productivity at the level of 5%. The highest yield and water use efficiency was obtained from treatment S2I1, respectively, 4.35 ton.ha-1 and 1.20 kg.m-3. The highest yield and water use efficiency were increased respectively by the amount of 2.74 ton.ha-1 and 0.66 kg.m-3 compared to control. The results of the economic analysis showed that superabsorbent consumption without supplemental irrigation has no economic justification in dry land farming of wheat. Considering the economic analysis, treatment S0I1 with 134.8% increase in yield and 94.4% increase in water use efficiency has the best conditions compared to control. The highest irrigation water use efficiency (3.5 kg.m-3) was obtained from treatment S1I1.
    Keywords: Economic Analysis, Grain Yield, Stockosorb, Water Use Efficiency
  • S. Fazli*, H. Noor Pages 562-571
    The hillslope erosion is known as the first phase of soil erosion at watershed and the most important in semiarid region. Therefore, assessing effective factors on soil erosion and sediment yield such as land cover at hillslope scale can provide new information leading to more effective decision-making. However, very limited studies have been reported to assess the role of land cover on hydrology at hillslope scale using simulation model. The present study aimed to simulation and then analysis the affectability of soil erosion and sediment yield from land cover percentage scenarios at hillslope scale. For this purpose, Hillslope Erosion Model (HEM) was used for prediction of 16 storm related sediment yield in rangeland of Younesi research center, Markazi Providence. The results showed that HEM could successfully predict the soil erosion rate in study area by calibrating soil erodibility parameter with estimate error and CE of 44 and 88 percent, respectively. Then, effects of 3 scenarios i.e. 10%, 20% and 30% decreasing in rangeland cover were simulated using HEM after calibration and validation of the model. The results, also, showed that soil erosion increased about 21%, 45% and 82% in scenario 10%, 20% and 30% reduction of cover, respectively. Finally, results showed that vegetation cover density had significant effect on sediment yield at hillslope scale.
    Keywords: Hillslope Erosion, Sediment Delivery, Soil Erosion, Watershed Management
  • Sh. Larijani*, H. Noori, H. Ebrahimian Pages 572-585
    Today groundwater resources play an important role in the water supply of agriculture. Iran is in the semiarid region so evaluation of irrigation that turns into groundwater resources that called the return flow could have a major role in groundwater recharge and must be considered for effective management of groundwater resources. The goal of this study was investigating the effect of irrigation on groundwater recharge by using the HYDRUS-1D model. In this case study, the data were obtained from a complete growing season of maize and wheat which were planted in the Hashtgerd Alborz Province during the years of 20004 2013. Soil moisture and deep percolation were simulated for two different irrigation efficiencies of 60 and 80 percent (equivalent to 40 and 20 percent deep percolation of irrigation, respectively). The results showed that soil moisture advance underirrigation efficiency increased the level of ground water to 1 m. Also the highest percentage of groundwater recharge from irrigation and rainfall was for winter wheat. During the simulation, irrigation efficiency of 60% and 80%, recharge 2.63 m and 1.6 m the ground water level that 14.6 and 10.92 percent are included irrigation and rainfall respectively. The results of this study showed that deep percolation of irrigation and rainfall can recharge and rise of the groundwater level.
    Keywords: Efficiency, Groundwater recharge, HYDRUS, 1D, Irrigation losses, Soil moisture
  • M. Yaghoobzadeh*, M. Amirabadizadeh, Y. Ramezani, M. Pourreza-Bilondi Pages 586-596
    Water resources management and planning globally have become a challenging task due to climate change uncertainties. So in the research, the uncertainty of emissions scenarios were investigated in soil moisture estimation during the growing season for wheat in Faroub field of Neyshabour by SWAP model. The Climate data were estimated by ten of AOGCM model and two of emissions scenarios A2 and B for period of future. The Temperature and precipitation data were downscaled by LARS_WG model and was used in SWAP model. The data of soil moisture in depths of 30cm and 60 cm during the growing season of wheat were calculated and compared for periods of baseline and future. The result showed that in the last weeks of growth wheat of Faroub field, the soil moisture for future period was lower than baseline and plant will encounter with the most aridity tension. Also, result of uncertainty bands of emissions scenarios showed that scenario of 2 than B1 have less certainty in estimation of soil moisture for future period during growth weeks.
    Keywords: Climate change, Emissions scenarios, Soil moisture, SWAP model, Uncertainty
  • F. Asadi, R. Fazloula*, A.R. Emadi Pages 597-608
    Energy dissipation structures are device to control of hydraulic jump, in addition to dissipation of water energy. In this research, experimental investigation the effect of cubic roughness was done with staggered and strip arrangements in different angles and rows on jump length and energy dissipation. For this purpose, in laboratory model used from flume with length of 12, width of 0.5 and height 0.7 meters and rough beds placed in downstream of sharp sluice gate. Experiments was performed for Froude number between 4.5 to 9. The results showed staggered arrangement produced better performance compare to strip arrangement in terms of decreasing relative length, moreover, value showed 49 percent, so that percent of decreasing hydraulic jump length for tested rough beds in compare with smooth bed calculated in range of 46 to 54 percent for staggered arrangement and 37 to 46 percent in strip arrangement. Jump relative length (Lj/ y*2) increases for staggered arrangement with increasing Froude number and for strip arrangement the variation of Lj/ y*2 in high Froude number are independent of Froude numbers. The percent of increasing hydraulic jump energy dissipation rate was in range of 19 to 31 for staggered arrangement and 20 to 34 percent in strip arrangement.
    Keywords: Jump relative length, Laboratory model, Range of Froude number, Staggered, Strip arrangement
  • H.Ghaderzadeh*, S. Shayanmehr, R. Hezareh Pages 609-617
    The current study attempted to investigate the effects of pricing policy of water irrigation on cropping pattern and water consumption productivity in Ghorveh- Dehgolan plain at Kurdistan province. The positive mathematical programming and maximum entropy maximum were used to analyze data. The 360 farms selected through stratified random sampling for the crop year 2012-2013 that data was collected through interview and filling questionnaire. The results showed that, the policy of increase water price increased the area under cultivation crops with the low need of water or crops with high revenue. Also, the results water pricing policy on water consumption productivity indicators (Employment per Drop, Crop per Drop and Benefit per Drop) showed that water consumption productivity increases. It should be mentioned is Application of the policy caused increase for onion, Garlic and rapeseed crops and decrease for the rest in Net Benefit per Drop index.
    Keywords: Ghorveh, Dehgolan Plain, Maximum Entropy, Positive Mathematical Programming, Water Productivity
  • M.R. Khaledian*, M. Rezaei Pages 618-625
    In this study the effects of irrigation water from five stations along the river and irrigation water from well water on heavy metals accumulation in rice were assessed. A pot experiment was carried out in a completely randomized design with three replications. Irrigation regimes were flooding, saturated condition, field capacity (FC), 0.8FC and 0.6FC. Pots with Khazar cultivar, being common in the watershed of Zarjoub River, in a silty clay soil were irrigated with six different water sources. The results show that all irrigation water treatments and all irrigation regimes polluted rice grains to copper and zinc, whereas all irrigation water treatments (well and river water) and all irrigation regimes polluted rice grains to lead (having a concentration higher than 0.2 mg/kg). The results show that except for well water, irrigation water treatments (from all stations along the Zarjoob River) did not pollute rice grains to cadmium. Irrigation regimes of 60 and 80 percent of field capacity polluted rice grains to cadmium.
    Keywords: Irrigation, Rasht, Water pollution
  • M. Mohammadpour, K. Zeinalzadeh*, V. Rezaverdinajad, B. Hessari Pages 626-635
    This study analyzes the hydrological impacts of irrigation systems changes in the Ahar-chai basin. For this purpose, a conceptual approach based on water accounting was applied using WEAP model. Hydrological process of the basin in the form of two models of soil moisture method simulated. In the next step, the calibration and validation of models made and the components of the basin hydrologic balance estimated. The results showed that total evapotranspiration was higher in pressurized irrigation than in surface irrigation (26%). Surface runoff during pressurized irrigation period was lower than surface irrigation period (52%), due to reducing irrigation return flow and rainfall. These results show that the surface runoff can be influenced by the type of irrigation and rainfall. In general, the water balance greatly reduced in the basin. The results indicated the negative potential of pressurized irrigation on basin hydrology. Results also showed that WEAP model is able to assess the hydrological impacts of different irrigation systems on basin water resources. To basin water resources management, the water balance accounting methodology should be implemented to avoid misunderstandings about the hydrological impacts of pressurized irrigation, such as unrealistic expectations in water saving in the basin.
    Keywords: Basin hydrological conditions, Development of pressurized irrigation, Water balance accounting, Water resources management, WEAP model
  • M. Bannayan*, S. Asadi, H. Salehi, S. Koozegaran Pages 636-346
    Rainfall pattern in any location has its own distribution, while visual analysis of that can lead to subjective and vague statements. So, finding usefull indices which can explain rainfall distribution is an urgent to better interpret rainfall pattern. Some indices are calculated based on the distance between cumulative rainfall curves and the respective theoretical evenness rainfall lines, which join the lowest and highest cumulative rainfall values within the considered period. In present study the relationship between the indices and yield of two major crops (wheat and barley) are evaluated over a 30-year period (1984-2013) in Mashhad. The indices were applied for two periods (the planting to the harvest of crop and critical stage). Critical stage was limited to 30 days from May-Jun. Results showed that both crops were significantly related to ER (the slope of the evenness line) (up to 0.5), while they were not related to UR (uneven distribution index rainfall). When the evenness index was weighted on the mean daily rainfall, the slope of the evenness line declined (up to 0.45). Significant correlations were also found by calculating the indices over strategic short-term periods for crops (up to 0.48), which indicates that how the effectiveness of these indices may be improved by choosing appropriate periods for different crops.
    Keywords: Cereal Yield, Cumulative precipitation, Evenness index
  • K. Roushangar, A. Foroudi Khowr*, M. Saneie Pages 647-657
    Three-dimensional pattern of flow on ogee spillway and unlimited geometric parameters changing like a change in crest shape, or modification of the approach channel owing to positional geometric qualities may change the flow characteristics on the one hand and the limited information available about hydraulic ogee spillway with curve axis on the other hand, as a major challenge, has led to the use of meta-model systems and data oriented used by researchers. In current study Artificial Intelligence Techniques (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) and Support Vector Machine (SVM)) were applied to predict the discharge coefficient of the ogee spillway with curve axis and compared to experimental data. For this purpose, the experimental data of the ogee spillway model with varying training wall convergence angles, 0
    Keywords: ANFIS, Converging training walls, Discharge Coefficient, Ogee spillway, SVM
  • M. Faghani*, Kh. Ghorbani, M. Salarijazi Pages 667-679
    Drought as shortage of rainfall compared to its long- term mean in a period can be affected by climate change. Evaluationof drought changes can be useful tool for water resources management. In this study, to investigate the trend of drought in Iran, the monthly rainfall data of 119 meteorological stations in 1366-1390 are considered and SPI drought index are calculated based on these data. The Mann-Kendall and Pettitt tests are used for trend and change point analysis. Results of Pettitt test show change points for 42, 27, 35 and 16 stations in spring, summer, autumn and winter seasons respectively that demonstrates disregarding of change point analysis in trend test application can lead to non- negligible mistakes in results. The results of the trend analysis indicate that there are 4, 10, 8 and 9 increasing and 6, 1, 0 and 2 decreasing tren in stations in spring, summer, autumn and winter seasons respectively. Moreover, investigation of spatial distribution show most of stations with trend in SPI index in different seasons are located in west region of the country so that there are decreasing trend in spring and increasing trend in summer and winter while there is no specific spatial pattern in autumn.
    Keywords: Climate change, Drought, Mann-Kendall, Pettitt, Standardized Precipitations Index
  • S. Rastgo, S. Besharat* Pages 680-691
    Parameters of infiltration equation have fundamental role in evaluation and design of irrigation systems. In fact, it’s essential that these parameters be carefully estimated in order to increase irrigation efficiency. In this research the Elliott and Walker two-point method, Ebrahimian et al. two-point method, Shepard et al. one-point method, Multilevel optimization method and Benami and Ofen advance method were compared with measured data. The accuracy of each one of them in estimation of advance phase in conventional and fixed alternate furrow irrigation was evaluated in a clay soil. For this purpose, furrows with a length of 70 m, width of 0.75 m, and approximate slope of 0.0075 m/m were prepared. These furrows had 0.9 L/s inflow rate in the first irrigation and 1.1 L/s inflow rate in the second and third irrigations. Infiltration in the furrows was measured in the field using the input-output method. According to the estimation infiltration parameters in estimating of the amount infiltrated, The results showed that the Multilevel optimization method and Elliott and Walker two-point method have the least relative error in conventional furrow irrigation (14.9-17.87%) and in fixed alternate furrow irrigation (12.1- 25.92%), respectively. And the Shepard one-point method have the maximum relative error in estimating of the amount infiltrated in conventional furrow irrigation (40.53%) and in fixed alternate furrow irrigation (33.37%). The Multilevel optimization method provided the least (RMSE) in the estimation of the total volume of infiltrated in the conventional and fixed alternate furrow irrigation. In the prediction of advance phase, the Shepard one-point method and Elliott and Walker two-point method had have the lowest standard error (18.71 and 28.91%) for conventional furrow irrigation and (17.51 and 34.4%) for fixed alternate furrow irrigation, respectively. Comparing the results of the Multilevel optimization method and Elliott and Walker twopoint method showed that the percentage difference between this two methods for estimating the volume of infiltration in conventional furrow irrigation is low and just about three percents (3%). Therefore, it can be a Multilevel optimization method for accurately estimating the volume of infiltration in furrow the soil conditions are similar.
    Keywords: Advance phase, Estimating infiltration parameters, Furrow irrigation, Multilevel optimization
  • M. Bazari Jamkhaneh, M.A. Gholami Sefidkouhi*, S. Azizpour Pages 692-697
    Saturated hydraulic conductivity and effective porosity are important parameters in groundwater modeling, water movement in the soil and solute transport. This study aimed to evaluate the accuracy of prediction of these two parameters simultaneously using numerical solution of one-dimensional Boussinesq equations governing the unsteady and saturation flow. In the proposed inverse method the genetic algorithm method for optimization and from control volume method for numerical solution of the governing equation are used. In order to collecting the required data a physical model with the length of 4 meters, a width of 2 meters and a height of 1.8 meters was used and the height of water table was read by 20 observation wells embedded in the model in different times. The value of saturated hydraulic conductivity (k) and effective porosity (μ) was measured directly. The result showed that genetic algorithm is a powerful tool for optimization of inverse method because in this study saturated hydraulic conductivity and effective porosity were evaluated with a high accuracy. Result showed that the height of water table was predicted with reasonable accuracy by inverse method, so that statistical parameters RMSE, MAE, ME, EF are 22, 18, 53 mm and 94 percent, respectively. The result implies that over time caused the used method has high accuracy so the ability to predict in the end times reverse the first time.
    Keywords: Control volume, Evaluation, Genetic algorithm, Water table
  • E. Nohani*, E. Maroufinia, K. Khosravi Pages 698-707
    The lack of information on the majority of catchment areas has motivated scholars to use spatial analysis of Geographical Information System (GIS) for hydrological studies and potential detection of the groundwater resources. This paper is focused on studying the performance and efficiency of the evidential belief function (EBF) method for groundwater potential mapping in Alshtar plains, Lorestan province. Moreover, parameters of slope, elevation, land use, curvature, Topography Wetness index (TWI) and Stream Power Index (SPI) were utilized. The digital maps of the all parameters were obtained via AcrGIS 10.1 and SAGA GIS 2 software with Raster Format. The geographical location of 28 wells within the region was provided. These points were randomly divided into the groups consist of 20 wells (70%) and 8 wells (30%) for modelling process (calibration) and validation, respectively. The results indicated that the EBF method possesses a proper efficiency for potential detection of the groundwater resources. With regard to the final zoning map, it can be deduced that the western parts of the plain have the higher potential and the center of the plain has the low groundwater potential.
    Keywords: Aleshtar plain, Evidence belief function (EBF), GIS, Groundwater resources