فهرست مطالب

فصلنامه علوم و مهندسی آبیاری
سال چهل و دوم شماره 4 (زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/10/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • احسان توکلی*، بهزاد قربانی، مهدی رادفر، حسین صمدی بروجنی، بیژن قهرمان صفحات 1-14

    آب زیرزمینی منبع اصلی تامین آب آشامیدنی بیش از 5/1 میلیارد نفر در سراسر جهان، از جمله مناطق خشک و نیمه خشکی چون ایران است. پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر نشت و نفوذ بر تغذیه آب زیرزمینی، در شرایط قرارگیری تراز سطح ایستابی در اعماق متفاوت انجام شده است. برای انجام این پژوهش، کانال خاکی بلداجی با خاک لومی، در شهرستان بروجن استان چهارمحال و بختیاری، به عنوان نمونه اصلی انتخاب شد. ابعاد این کانال براساس روابط تشابه ابعادی و با در نظر گرفتن مقیاس 13/0 به مدل آزمایشگاهی واقع در آزمایشگاه مکانیک خاک دانشگاه شهرکرد و در کانالی با شیب ثابت، طول یک متر و عرض 59/0 متر انتقال یافت. در این پژوهش، 9 دبی (بین 40 تا 161 لیتر در ثانیه) و چهار سطح ایستابی (75/0، 8/0، 85/0 و 9/0 متر از سطح خاک) به دبی قابل کاربرد در مدل تبدیل شد. کلیه آزمایش ها برای دو مقطع مثلثی و ذوزنقه و در سه تکرار انجام گردید. نتایج مدل فیزیکی آزمایشگاه نشان داد نفوذ آب از کانال باعث بالا آمدن سطح آب زیرزمینی بین 5/3 تا 11 سانتی متر می گردد. مقادیر تغذیه آب زیرزمینی با استفاده از روش بیلان آب محاسبه شد و نتایج نشانگر تخمین های نامطلوب این روش برای هر دو مقطع مثلث و ذوزنقه است (R2 بزرگتر از 72/0 و 62/0 به ترتیب برای مقطع ذوزنقه و مثلث؛ RMSE بزرگتر از 166 و 157 به ترتیب برای مقطع ذوزنقه و مثلث؛ و MAE بزرگتر از 154 و 142 به ترتیب برای مقطع ذوزنقه و مثلث). بنابراین، این روش برای تخمین تغذیه در منطقه بروجن پیشنهاد نمی شود.

    کلیدواژگان: کانال خاکی، مدل سازی فیزیکی، تشابه ابعادی، روش بیلان آب
  • بابک دیالمه، حامد ابراهیمیان*، مسعود پارسی نژاد، علی مختاری صفحات 15-27
    افزایش بازده در آبیاری جویچه ای، مستلزم شناخت کافی از تاثیر شرایط اولیه و مرزی متفاوت بر فرایند نفوذ و هم چنین نفوذ جانبی در جویچه ها است. این پژوهش با هدف بررسی تاثیر رطوبت اولیه و بار آبی متفاوت بر نفوذ تجمعی و جانبی در آبیاری جویچه ای انجام شد. به همین منظور، 24 آزمایش نفوذ به صورت آزمایش نفوذ در جویچه و استوانه مضاعف در شرایط اولیه (دو بار آبی پنج و ده سانتی متر) و مرزی (دو دور آبیاری چهار و نه روز به منظور فراهم آمدن دو رطوبت اولیه متفاوت) متفاوت در مزرعه انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش بار آبی و کاهش رطوبت اولیه، نفوذ تجمعی به ترتیب تا 102 و 62 درصد افزایش یافت. تاثیر افزایش بار آبی از پنج به ده سانتی متر بر افزایش نفوذ تجمعی بیشتر از تاثیر کاهش رطوبت اولیه در اثر افزایش دور آبیاری از چهار به نه روز بود. هم چنین نفوذ جانبی با افزایش بار آبی تا بیش از پنج برابر و با کاهش دور آبیاری تا 96 درصد افزایش یافت.
    کلیدواژگان: استوانه مضاعف، جویچه کوتاه انتها بسته، شرایط اولیه، شرایط مرزی، نفوذ جانبی نسبی
  • امید نوروزی انگنایی*، محمدجواد خلفی، محبوبه کریمی سورند صفحات 29-44
    آگاهی از نقاط مهم رطوبتی، برای مطالعه های آبیاری در مزرعه بسیار ضروری می باشد اما اندازه گیری این اطلاعات به روش مستقیم بسیار پرهزینه و وقت گیر است. روش های داده مبنا می توانند روش مناسبی برای تخمین این پارامترها باشد. تحقیق حاضر به برآورد نقاط مهم رطوبتی شامل ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دایم به وسیله پارامترهای زودیافت با سه روش شبکه عصبی، رگرسیون خطی چندمتغیره و رگرسیون بردار پشتیبان در منطقه شاهرود پرداخته است. پس از نرمال سازی داده های مورد نظر جدول ضریب همبستگی متغیرهای ورودی احتمالی با خروجی های مورد نظر تشکیل شد و معنی داری همبستگی متغیرهای ورودی و خروجی از نظر آماری بررسی گردید. سپس، مدل سازی با روش های مذکور انجام و نتایج مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش رگرسیون بردار پشتیبان کارایی بهتری نسبت به دو روش دیگر  دارد. مقادیر ضریب تعیین، انحراف جذر میانگین مربعات خطا و ریشه میانگین مربعات خطا نرمال شده در بهترین مدل رگرسیون بردار پشتیبان ، به ترتیب برابر 85/0 ، 12/3 و 89/12 برای ظرفیت زراعی و 83/0 ، 58/1و 84/14  برای نقطه پژمردگی دایم و برای شبکه های عصبی مقادیر 72/0 ، 48/3 و 36/14 برای ظرفیت زراعی و 75/0 ، 90/1 و 91/17 برای نقطه پژمردگی به دست آمد. با توجه به بررسی های صورت گرفته در این تحقیق، می توان بیان نمود که مدل های رگرسیون بردار پشتیبان با تابع کرنل خطی پایه شعاعی قادر خواهند بود  با خطای پایین و ضریب تعیین بالا  نقاط مهم رطوبتی خاک را پیش بینی کنند و همچنین می توانند جایگزین بسیار خوبی برای روش های سنتی هم چون شبکه های عصبی و رگرسیون خطی باشند.
    کلیدواژگان: رگرسیون خطی، شبکه های عصبی مصنوعی، رگرسیون بردار پشتیبان، ظرفیت زراعی، نقطه پژمردگی دایم
  • پروا محمدی*، احمد فاخری فرد، یعقوب دین پژوه، اسماعیل اسدی صفحات 45-59
    در بین عوامل اقلیمی موثر برای کشت دیم، بارندگی مهم ترین عامل محسوب می شود. تعیین اراضی مستعد دیم در کشور به ویژه حوضه آبریز دریاچه ارومیه امری ضروری می باشد. به منظور پهنه بندی منطقه شرق دریاچه ارومیه براساس عملکرد دیم و بارش برای بررسی قابلیت کشت دیم، آمار بارش روزانه 26 ایستگاه باران سنجی برای دوره آماری 1370 تا 1392 به کار گرفته شد. در این مطالعه گیاه گندم، به عنوان یک محصول استراتژیک، انتخاب شد و و از آمار عملکرد گندم دیم طی دوره مذکور استفاده گردید. سپس با به کارگیری روش های تجزیه به مولفه های اصلی،K- Means و وارد خوشه بندی انجام گرفت. همگنی خوشه های به دست آمده با آزمون های آماری H و S بررسی شد و خوشه های همگن در محیط GIS رسم گردید. نتایج نشان داد که ضرایب عامل های تجزیه به مولفه های اصلی با خوشه بندی K- Means از نظر درصد مساحت و درصد میانگین خوشه های حاصل شده بارش و عملکرد دیم همخوانی بیشتری باهم دارند و نتایج به هم نزدیک است. از طرفی دیگر، از نقطه نظر تغییرات مکانی، خطوط هم عملکرد توام با خطوط هم بارش رسم شد. نتایج افزایشی هم سو برای عملکرد محصول و بارش در شمال غرب و مرکز منطقه مورد مطالعه را نشان داد که با ماهیت فیزیکی روند عملکرد دیم همخوانی دارد؛ اما در بخش های دیگر منطقه برخی مناطق ناهمگن مشاهده شد. مناطق همگن 47/24 درصد و مناطق ناهمگن 53/75 درصد مساحت منطقه مورد مطالعه را در برگرفت.
    کلیدواژگان: بارش، پهنه بندی، خوشه بندی، عملکرد دیم
  • محمد عبداللهی پور، علی اکبر کامگار حقیقی*، علیرضا سپاسخواه، شاهرخ زندپارسا، تورج هنر صفحات 61-74

    در این پژوهش، تاثیر زمان و مقادیر مختلف آبیاری تکمیلی در فواصل مختلف از تنه درخت بر رطوبت خاک، محصول و درآمد باغداران انجیر در شرایط خشکسالی بررسی شد. آزمایش ها طی دو سال (1392و 1393) در منطقه استهبان بر روی انجیر خوراکی دیم رقم سبز، انجام شد. تیمارهای آبیاری تکمیلی شامل فاصله آبیاری از درخت: نزدیک تنه درخت، در سایه انداز درختان به فاصله 1 تا 1/1 متر از تنه درخت و خارج از سایه انداز،مقدار آبیاری: بدون آبیاری (شاهد)،  1000 و 2000 لیتر برای هر درخت و زمان آبیاری در فروردین و مرداد بود.سرعت کاهشرطوبت خاک پس از تیمار آبیاری فروردین، نسبت به آبیاری مرداد کمتر بود. کمترین مقدار محصول در بین تیمارهای مقدار آبیاری، مربوط به تیمار بدون آبیاری بود. آبیاری نزدیک تنه درخت و بیرون سایه انداز در مقایسه با آبیاری در سایه انداز، محصول بیشتری تولید کرد. آبیاری خارج از سایه انداز، میزان درآمد سالانه را نسبت به سایر تیمارها، تا 31 درصد افزایش داد. آبیاری در فروردین با 2000 لیتر آب، توانست رطوبت بیشتری را در اختیار درخت قرار دهد؛ با این حال، نتایج نشان دهنده بسندگی 1000 لیتر آب برای هر درخت بود. آبیاری تکمیلی در مرداد مقدار ارزش میوه و درآمد باغداران را افزایش داد. بنابراین، آبیاری تکمیلی با 1000 لیتر برای هر درخت در مرداد در خارج از سایه انداز، می تواند در شرایط خشکسالی به طور همزمان افزایش درآمد باغداران و نیز استفاده پایدار از منابع آب زیرزمینی منطقهرا تامین کند.

    کلیدواژگان: زمان آبیاری تکمیلی، شرایط خشکسالی، رطوبت، مقدار آبیاری، درآمد
  • علیرضا کشاورزی*، حسین حمیدی فر، لیلا خواجه نوری صفحات 75-90
    در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی ساختار جریان در اطراف پایه های پل استوانه ای پرداخته شده است. به منظور بررسی اثر فاصله پایه های پل بر آبشستگی و ساختار جریان پیرامون پایه، آزمایش هایی در حالت های تک پایه و دو پایه با دو فاصله متفاوت نسبت به هم در یک فلوم آزمایشگاهی به طول 15، عرض 7/0 و ارتفاع 6/0 متر انجام شده است. مولفه های طولی، عرضی و عمقی سرعت متوسط جریان در حفره آبشستگی پیرامون پایه ها در شبکه ای از نقاط در چهار عمق 10، 15، 20 و 25 میلیمتری از بستر فرسایش یافته با استفاده از یک دستگاه سرعت سنج سه بعدی صوتی داپلر اندازه گیری گردید. بر اساس اطلاعات به دست آمده، تغییرات مولفه های سرعت در سه مقطع مختلف به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که اثر متقابل دو پایه با فاصله کم روی یکدیگر باعث تشدید فرآیند آبشستگی در فاصله بین دو پایه و محل پایه دوم گردیده است. همچنین افزایش تعداد پایه ها منجر به توسعه عرضی حفره آبشستگی و در نتیجه افزایش حجم گودال آبشستگی شده است. از طرفی دیگر، تغییرات سرعت و تغییرات شکل حفره روند مشابهی را دنبال می کنند. به طور کلی نتایج نشان دهنده تاثیر قابل توجه فاصله بین پایه ها بر میدان جریان و آبشستگی موضعی بستر است که بایستی در مرحله طراحی به دقت مورد توجه قرار گیرد. همچنین، مقایسه ای بین دقت برخی مدل های متداول در برآورد حداکثر عمق آبشستگی در اطراف پایه های تکی و دوتایی انجام شده است.
    کلیدواژگان: فرسایش، رسوب، رودخانه، سرعت جریان، سیلاب
  • محی الدین گوشه، ابراهیم پذیرا، علی غلامی*، بهرام اندرزیان، ابراهیم پناهپور صفحات 91-105
    برنامه ریزی آبیاری به عنوان یکی از روش های مدیریت آب در مزرعه نقش کلیدی در ارتقای بهره وری مصرف آب در مناطق خشک و نیمه خشک ایفا می نماید. آبیاری مازاد و فاصله طولانی بین آبیاری ها از نقاط ضعف در برنامه ریزی آبیاری رایج در مزارع گندم خوزستان به شمار می آیند. لذا این تحقیق با هدف برنامه ریزی آبیاری به منظور افزایش عملکرد گندم و بهره وری مصرف آب در دو منطقه از جنوب استان اجرا گردید. در این تحقیق به کمک مدل آکواکراپ، 10 سناریوی برنامه ریزی آبیاری از پنج نوبت آبیاری به میزان 400 میلی متر تا هفت نوبت به میزان 650 میلی متر، برای یک دوره 12 ساله شبیه سازی و اثرات هر سناریو بر عملکرد دانه و بهره وری آب با یکدیگر مقایسه گردیدند. نتایج نشان داد که بیشترین میانگین عملکرد (4900 کیلوگرم در هکتار) در سال های شبیه سازی به سناریوهای نه و 10 (هفت نوبت آبیاری با 600 تا 650 میلی متر آب مصرفی) تعلق داشته و در مقابل کمترین مقدار (4200 کیلوگرم در هکتار) به سناریوی پنج (با شش نوبت آبیاری و 500 میلی متر آب) اختصاص داشت. بالاترین نتایج بهره وری مصرف آب نیز متعلق به سناریوهای نه و 10 (16/1 کیلوگرم بر مترمکعب) و پایین ترین نتایج (04/1 کیلوگرم بر مترمکعب) در سناریوی پنج حاصل گردید. همچنین شاخص های ارزیابی ضریب پیرسون، خطای میانگین مربعات ریشه (نرمال شده) و شاخص سازگاری ویلموت به ترتیب برای مقدار آب خاک 82/0، 5 و 90/0 درصد، پوشش سایه انداز 98/0، 13 و 99/0، و بیوماس 99/0، 4/11 و 99/0 بودند.  لذا، نتایج ارزیابی نشان از توانایی قابل قبول مدل در شبیه سازی متغیرهای اندازه گیری شده دارد.
    کلیدواژگان: آبیاری، بهره وری آب، گندم، مدل شبیه سازی، منطقه خشک و نیمه خشک
  • سیدحسن موسوی فضل*، سید حمیدرضا ضیاء الحق، علیرضا محمدی، فرامرز فائزنیا صفحات 107-119
    به منظور بررسی اثر مقادیر مختلف آب آبیاری و کود نیتروژن بر خصوصیات کمی و کیفی گوجه فرنگی در آبیاری قطره ای، پژوهشی در اراضی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی استان سمنان (شاهرود) به مدت دو سال انجام شد. طرح به صورت فاکتوریل در قالب بلوک های کامل تصادفی با دو فاکتور  و در چهار تکرار انجام شد. فاکتورها عبارت بودند از : 1- آب آبیاری در چهار سطح (40، 60، 80  و 100 درصد نیاز)  2 -  کود نیتروژن در سه سطح (60 ،80 و 100 درصد نیاز). نیاز آبی گیاه با روش پنمن _ مانتیث محاسبه و با دور آبیاری سه روز به مزرعه داده شد. نتایج نشان داد، اثر جداگانه و اثر متقابل آب و کود نیتروژن بر عملکرد و برخی خصوصیات کیفی میوه از جمله تجمع ازت، بریکس، pH و ویتامین C معنی دار شد. بیشترین عملکرد (4/89 تن در هکتار) و کارایی مصرف آب (8/15 کیلوگرم برای هر مترمکعب در هکتار) از تیمار آبی 80  و کودی 60 درصد به دست آمد. متوسط حجم آب مصرفی در تیمارهای 40، 60، 80 و 100 درصد نیاز آبی به ترتیب برابر 3000، 4500، 5500 و 6500 مترمکعب در هکتار بود. مقدار کود نیتروژن مصرفی در سطوح کودی 60، 80 و 100 درصد به ترتیب برابر 150، 200 و 250 کیلوگرم در هکتار شد. تیمار آب 80  و کودی 60 درصد به عنوان تیمار برتر اتتخاب شد.
    کلیدواژگان: آب آبیاری، کود نیتروژن، عملکرد، گوجه فرنگی، کیفیت گوجه فرنگی، نیترات
  • مرضیه یزدخواستی*، محمد شایان نژاد، حمیدرضا عشقی زاده، محمد فیضی صفحات 121-135
    به منظور ارزیابی تاثیر کاربرد آب شور و شیرین بر شوری عصاره اشباع خاک، تحقیقی در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. تیمارهای مورد استفاده پنج  مدیریت آبیاری شامل: آبیاری با آب شور (شوری برابر 5 دسی زیمنس بر متر)؛ آبیاری با آب شیرین (آب شهری با شوری برابر 4/0 دسی زیمنس بر متر)؛ آبیاری یک در میان؛ آبیاری با آب تلفیقی و آبیاری با آب شیرین تا خوشه دهی و سپس آب شور بود. نتایج نشان داد تیمار آبیاری یک درمیان کمترین و تیمار آب شور بیشترین مقدار تغییر املاح عصاره اشباع خاک را نسبت به ابتدای فصل داشت. کمترین افزایش شوری در عصاره اشباع خاک در پایان فصل کشت مربوط به تیمار آبیاری یک درمیان بود. افزایش شوری سبب کاهش معنادار پتاسیم و افزایش معنادار سدیم در اندام هوایی گیاه شد. داده های نمک خروجی از ناحیه ریشه توسط مدلSWAP و اندازه گیری های مزرعه ای نشان داد که مدلSWAPمقدار نمک را بیشتر از مقدار واقعی برآورد کرده است. ضریب تعیین به ترتیب برای نمک خروجی در میانه و انتهای فصل کشت 75/0 و 81/0 به دست آمد.
    کلیدواژگان: آب شیرین، آب شور، آبیاری تلفیقی، مدل SWAP، سورگوم
  • کیمیا کمایی، مهدی قمشی* صفحات 137-152

    یکی از مهم ترین مشکلاتی که پس از احداث سد به وجود می آید، پدیده رسوب گذاری در مخزن سد می باشد. آگاهی از وضعیت سرعت پیشانی جریان غلیظ یکی از پارامترهایی است که در مخازن سدها بسیار حایز اهمیت است. به منظور بررسی سرعت پیشانی جریان غلیظ میانگذر در سیال با لایه بندی شوری یک سری آزمایش جریان غلیظ انجام شد. جریان غلیظ رسوبی در یک فلوم به طول 8 متر، عرض 34 سانتی متر و ارتفاع 70 سانتی متر  با چهار دبی یک، 5/1، 2 و 5/2 لیتر بر ثانیه،  چهار غلظت پنج، 10، 15 و 20 گرم بر لیتر و سه شیب 5/2، 25/3 و چهار درصد ایجاد گردید. نتایج نشان داد که با افزایش هر یک از پارامترهای دبی، غلظت و شیب، سرعت پیشانی جریان غلیظ در نقطه جداشدگی افزایش می یابد. با استفاده از نرم افزار SPSS ضریب رابطه کولگان در نقطه جداشدگی 67/0 به دست آمد و در قسمت ابتدایی جریان غلیظ میانگذر به مقدار 6/0 کاهش یافت. با استفاده از آنالیز ابعادی رابطه ای برای برآورد سرعت پیشانی جریان غلیظ در نقطه جداشدگی در شرایط دبی، غلظت و شیب متغیر ارایه گردید. هم چنین سرعت پیشانی در قسمت ابتدایی جریان غلیظ میانگذر (5/0 متر بعد از جداشدگی) با سرعت پیشانی جریان غلیظ میانگذر در ادامه مسیر حرکت مقایسه شد و یک رابطه برای سرعت پیشانی جریان غلیظ میانگذر در مسیر حرکت خود در لایه بندی شوری حاصل گردید.

    کلیدواژگان: رسو ب گذاری، مخزن سد، جریان غلیظ، نقطه جداشدگی
  • المیرا ولی پور*، محمدعلی قربانی، اسماعیل اسدی صفحات 153-166

    کیفیت مناسب اطلاعات آبدهی ثبت شده در شبکه های باران سنجی در طراحی پایدار پروژه های آبی نقش مهمی ایفا می کند. از این نظر برای ایجاد شبکه ای بهینه و کارآمد، شبکه های باران سنجی باید به صورت دوره ای با توجه به نیاز و طرح های توسعه منابع آب پیش روی، مورد ارزیابی قرار گیرند.در این مطالعه ابتدا داده های بارش ماهانه ایستگاه های باران سنجی در حوضه شرق دریاچه ارومیه و مناطق مجاور آن جمع آوری و شبکه باران سنجی اولیه ایجاد شد. در ادامه از روش های کریجینگ و وزن دهی عکس فاصله برای ارزیابی شبکه ایستگاه های باران سنجی حوضه استفاده شده است. نتایج نشان داد از 36 ایستگاه مورد مطالعه، شش ایستگاه وضعیت بحرانی داشته، از این نظر صحت اطلاعات ثبت شده در این ایستگاه ها مورد تردید می باشد. درواقع نقاط دارای حداکثر واریانس تخمین در سطح حوضه،معیاری در تعیین نقاط با پتانسیل تاسیس ایستگاه جدید در نظر گرفته شد. در نهایت با استفاده از الگوریتم کرم شب تاب، بهترین جانمایی برای ایستگاه های موجود و ایستگاه های پتانسیل به دست آمد. بطوریکه، بهترین جانمایی، با اضافه کردن تعداد نه ایستگاه به دست آمد.

    کلیدواژگان: الگوریتم کرم شب تاب، بهینه سازی، زمین آمار و شبکه ی باران سنجی
  • سید محمد علی زمردیان*، حمیده غفاری، زهرا قاسمی صفحات 167-180
    کنترل آبشستگی موضعی اطراف پایه ها و نیم پایه های پل ها به دلیل خسارات وارده به پل ها از اهمیت زیادی برخوردار است. در همین ارتباط در این پژوهش با بکارگیری گروه شمع های فدا شونده در دو آرایش مثلثی پنج تایی و هم چنین خطی سه تایی به صورت غیر مستغرق و مستغرق با چهار نسبت L/y برابر با 4/0، 6/0، 8/0 و یک به بررسی آبشستگی موضعی پایه پل پرداخته شده است. نتایج حاصل از 12 آزمایش انجام شده نشان می دهد که با افزایش نسبت L/y در هر دو آرایش مثلثی و خطی عمق آبشستگی کاهش می یابد به گونه ای که در آرایش مثلثی در نسبت L/y برابر  8/0 بیشترین کاهش در عمق آبشستگی به میزان 6/44 درصد مشاهده شد که این کاهش عمق در آرایش خطی در نسبت L/y برابر یک به میزان 8/30 درصد می باشد هم چنین شمع های فداشونده غیر مستغرق تاثیر بیشتری در کاهش آبشستگی نسبت به شمع های مستغرق نشان دادند که این میزان کاهش در آرایش مثلثی بیشتر و  به میزان 2/49 درصد مشاهده شد.
    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، پایه پل، شمع فداشونده مستغرق
  • مرحمت سبقتی*، وحید غلامی صفحات 181-194

    باتوجه به شرایط کشورایران به لحاظ کمبودمنابع آب سطحی،استفاده ازمنابع آبزیر زمینی برای تامین آب مورد توجه قرار گرفته است. انجام آزمایش های کیفی، زمان بر و پرهزینه است. بنابراین، استفاده از مدل ها برای شبیه سازی کیفیت آب متداول شده است. در تحقیق حاضر شبکه عصبی مصنوعی برای شبیه سازی شوری آب زیرزمینی و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) به عنوان پیش پردازنده و پس پردازنده در شبیه سازی در سطح دشت مازندران استفاده شد. شوری آب زیرزمینی با استفاده از شبکه پرسپترون چند لایه (MLP) و با در نظر گرفتن هدایت الکتریکی(EC) آب زیرزمینی و کمی نمودن عوامل موثر در شوری آب، شبیه سازی گردید. سپس، آزمون یا اعتباریابی مدل و تایید کارایی مدل انجام پذیرفت. در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی، سطح دشت مطالعاتی به سلول های یک در یک کیلومتری به فرمت رستری جدا شد و از تلفیق لایه های ورودی مدل، لایه زمین مرجع عوامل شوری آب تهیه گردید. مقادیر کمی برای هر سلول به همراه مختصات به محیط شبکه عصبی وارد گشت و  شبیه سازی شوری آب زیرزمینی برای مکان های فاقد آمار با شبکه بهینه اعتباریابی شده، انحام پذیرفت. سپس، نتایج با توجه به دست یابی مقادیر ضریب تعیین GIS وارد و نقشه یا لایه رستری شوری آب زیرزمینی براساس نتایج شبیه سازی شبکه عصبی تهیه شد. نتایج با توجه به دست یابی مقادیر ضریب تعیین 78/0=2 Rو معیار میانگین مربعات خطای RMSE برابر با 122/0 در مرحله آزمون با ارزیابی کارایی شبکه عصبی و همچنین تحلیل هم پوشانی مقادیر برآوردی و مقادیر مشاهداتی در محیط GIS، دلالت بر دقت و کارایی تلفیق شبکه عصبی و GIS در مطالعات داشته است.

    کلیدواژگان: شوری آب، هدایت الکتریکی، MLP، دشت مازندران
  • سمیرا زین الدینی، صدیقه انوری*، زهرا زحمتکش صفحات 195-210

    امروزه تخصیص بهینه منابع آب برای مدیریت بین عرضه و تقاضا و هم چنین بررسی تاثیر سناریوهای اقلیمی موثر بر سامانه های آبی امری اجتناب ناپذیر است. در این راستا با استفاده از مدل گردش عمومی (GCMs)، مقادیر متغیرهای بارندگی و درجه حرارت در دوره های آتی و تحت سناریوهای انتشار گازهای گلخانه ای A1B، A2 و B1 پیش بینی و سپس با استفاده از مدلLARS-WG  ریزمقیاس گردید. در ادامه با کمک این متغیرهای هواشناسی، مقادیر رواناب و هم چنین تبخیر و تعرق مرجع (ETo) به ترتیب توسط مدل های IHACRES و CropWat برآورد و نهایتا خروجی این مدل ها با هدف بررسی نیازهای مختلف منطقه و شبیه سازی عملکرد سیستم تحت اثر سناریوهای اقلیمی به مدلWEAP وارد شدند. نتایج حاصل از ریزمقیاس کردن متغیرهای هواشناسی تحت سناریو A1B طی دوره 2030- 2011 نشان داد که در نتیجه تغییر اقلیم مقادیر متوسط بارش 3/5 درصد کاهش و متوسط دمای حداقل و دمای حداکثر هرکدام به ترتیب 5/0 و 6/0 درجه سانتی گراد نسبت به دوره مشاهداتی افزایش خواهند داشت. این روند تغییرات برای دو سناریو اقلیمی دیگر A2 و  B1هم تکرار شد. با اجرای مدل WEAP و اعمال تغییرات نیاز بخش های مختلف متناسب با سه سناریو اقلیمی، این نتیجه حاصل شد که بیشترین کمبود در بخش کشاورزی بوده و ضرورت اتخاذ تصمیمات مقتضی برای مدیریت مصرف آب در این بخش را نشان می دهد. با وقوع شرایط اقلیمی تحت سناریو انتشارA2  در منطقه، درصد تامین نیاز کشاورزی در مقایسه با دو سناریو دیگر مقدار کمتری را نشان داد.

    کلیدواژگان: مدیریت منابع آب، تغییر اقلیم، بارش- رواناب، نیاز آبی، مدل WEAP، حوضه اهرچای
  • زینب بادپا*، مجید فضلی، صدیقه پزین صفحات 211-225
    از جمله روش های حفاظت سواحل رودخانه، ساخت انواع آبشکن هاست. سازه های آبشکن، هر چند با اهداف رسوب گذاری و جلوگیری از فرسایش کناره ها و حواشی رودخانه و تثبیت موقعیت آن احداث می شوند، در عین حال، خود تحت تاثیر پدیده فرسایش  ناشی از تمرکز جریان می باشند. در این تحقیق تاثیر زاویه اتصال به ساحل آبشکن باز توری سنگی با تخلخل 30 و 50 درصد بر الگوی جریان و توپوگرافی بستر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد آبشکن های قائم تاثیر مخرب تری بر توپوگرافی بستر داشته و بعد از آن آبشکن دافع با تغییرات عمده در الگوی جریان اثرهای قابل توجهی بر ابعاد حفره آبشستگی دارد. در آبشکن قائم، بیشترین تغییرات مربوط به افزایش سرعت طولی جریان در دماغه ی آبشکن و به دلیل تنگ شدگی بیشتر مجرا و طول موثر بیشتر آبشکن می باشد. آبشکن های دافع با دفع جریان به سمت دیواره مقابل و اغتشاش زیاد به دلیل مخالفت با جهت اصلی جریان پس از آبشکن قائم تغییرات زیادی در توپوگرافی بستر ایجاد کرده و نسبت به آبشکن جاذب حفره آبشستگی بزرگ تری ایجاد می کند.
    کلیدواژگان: آبشکن توری سنگی، الگوی جریان، توپوگرافی بستر، زاویه آبشکن
|
  • Ehsan Tavakoli *, Behzad Ghorbani, Mehi Radfar, Hossein Samadi Borujeni, Bijan Ghahraman Pages 1-14

    Groundwater is the main source of potable water for more than 1.5 billion people throughout the world, including arid and semi-arid regions like Iran. Literature review showed that there is no use of the dimensional similitude and physical modelling for estimating seepage from channels and its effect on the groundwater, yet. Thus, in order to better understand this phenomenon, the current study aimed at investigating the effects of infiltration and seepage on the groundwater recharge at different water level depths. Numerous studies have been conducted to assess the groundwater recharge, such as Yin et al. (2011) that utilized some methods such as the water table fluctuation method and the Darcian flux and water balance method in China. Similarly, using data from some irrigation projects and piezometric level data, Ochoa et al. (2013) evaluated the effects of seepage on the groundwater recharge in New Mexico. Moreover, Demlie (2015) compared the water balance method and the chloride mass balance method to quantify and investigate the groundwater recharge in Ethiopia. In the current research, the earth channel of Boldaji with loamy soil, located in Borujen city, Chaharmahal and Bakhtiari province, was chosen as the prototype. The dimensions of such a channel were transmitted to laboratory models at soil mechanics lab at Shahrekord University. Using dimensional similitude equations, 9 discharges (40-161 l/s) and 4 water-table depths (0.75, 0.8, 0.85 and 0.9 m from soil surface) were converted to the applicable discharges of the model. The results of the laboratory physical model showed that the infiltrated water raised the groundwater 3.5-11 cm. The values of recharged groundwater were, in turn, calculated by means of water balance method and the results showed no suitable estimates of such a method for the trapezoid and triangle cross-sections.

    Keywords: Earth channel, Physical modelling, Dimensional similitude, Water balance method
  • Babak Dialameh, Hamed Ebrahimian *, Masoud Parsinejad, Ali Mokhtari Pages 15-27
    Infiltration is considered as one of the most important soil parameters in the design and evaluation of furrow irrigation systems. Water is infiltrated through the wetted perimeter when it reaches a given point in the furrow until it recedes. The depth of infiltrated water at a given point, therefore, is a function of opportunity time, wetted perimeter, and soil intake characteristics (Oyonarte et al., 2002). Thus, in-depth knowledge of how the initial (e.g. initial water content) and boundary conditions (such as water head and wetted perimeter) of a furrow can act on the infiltration process is essential. Previous studies show that cumulative infiltration in furrow irrigation is highly affected by the water head and initial water content. In furrow irrigation, water infiltration into the soil is two-dimensional, both vertically and laterally (Bautista et al. 2014). Gravity forces are dominant in vertical infiltration, while suction forces dominate horizontal/lateral infiltration. Suction forces largely depend on soil matric potential, which is a function of the soil texture and structure, and play an important role in soil moisture retention, sorptivity, essential for plant growth, and lateral infiltration. Knowledge of lateral infiltration and edge effect is essential for designing furrow irrigation systems because many researchers have found that more than 60% of total infiltrated water is through the side walls of furrows. Several studies have been carried out to determine how initial and boundary conditions may affect the cumulative and lateral infiltration in furrow irrigation, but the combined effect of water head and initial water content on infiltration process is not investigated yet.  Therefore, the main objective of this study is to investigate the combined effect of various initial (i.e., irrigation interval or initial water content) and boundary (i.e., water level or the wetted perimeter) conditions on the cumulative and lateral infiltration.
    Keywords: Double-ring, Short block-end furrow, Initial conditions, Boundary conditions, Relative lateral infiltration
  • Omid Norouzi Engnaee *, Mohammad Javad Khalafi, Mahboobeh Karimi Soorvand Pages 29-44
    Awareness of the important moisture points is crucial for irrigation studies on the farm, but measuring this information in a direct way is very costly and time consuming. Therefore, several models and relationships have been developed as Pedotransfer functions which indirectly predict the hydrological properties of the soil using readily available soil data with the aid of a series of proper mathematical relationships (Nguyen et al., 2015). Since the measurement of important moisture points is a time consuming, costly and difficult work, many attempts have been made in order to use simpler soil properties such as texture, the amount of organic matter, and bulk density. Pedotransfer functions are indeed predictive functions which establish relationship between the soil’s readily available and latency data (e.g., the percentage of sand, silt and clay, bulk density and organic matter) including the parameters of the moisture curve (field capacity and permanent wilting point) (Botulla et al., 2013). Moreover, the functions that can be successfully implemented in an area may not have suitable adaptations in another area with real values. There are several methods for obtaining Pedotransfer functions, among them  are linear regression (LR), artificial neural networks, fuzzy adaptive-neural inference, and support regression vector.  Various researchers have studied the development of Pedotransfer functions and evaluated the predictive models in the water and soil sciences. As a sample, Shop and Lajj (1998) estimated the soil moisture curve using the neural network. They found that the artificial neural network was better than some of the regression Pedotransfer functions provided by other researchers, and if more readily available properties were used as inputs, the prediction accuracy increased. However, there was always a significant difference between the predicted and measured moisture values. Zhang et al. (2007) estimated the soil moisture curve for 110  non-calcareous soil samples with different tissue classes through the artificial neural networks and regression models. They showed that the neural network predicts the moisture curve better than the regression method with higher correlation coefficient in most tissue classes. Lin et al. (2009) argued that the SVM method was much faster trained than the artificial neural network. SVM was also found to have a more accurate prediction than the artificial neural network. Chen et al. (2010) used support vector machines to model daily rainfall and compared the results with that of the multivariate analysis method. It was found that the results of predictions from SVM were more accurate. In turn, Kaihua et al. (2014) used support vector machines to predict cationic capacity on different horizons of the soil in Qingdao, China. They performed their studies at 208 points on two horizons of the soil, and concluded that the SVM model improved predictions. Considering the significance of knowing the important points of soil moisture in Shahrood area for agricultural projects and irrigation schedules, developing appropriate Pedotransfer functions and evaluating models is necessary so as to obtain moisture of the field capacity and permanent wilting point. This research, thus, evaluates the performance of three models of support vector regression, artificial neural networks, and linear regression in the development of soil Pedotransfer functions and the effect of number and type of input variables on the performance of the models.
    Keywords: Linear Regression, Artificial Neural Networks, Support Vector Regression, Field Capacity, Permanent Wilting Point
  • Parva Mohammadi *, Ahmad Fakherifard, Yaghob Dinpazhoh, Esmaeil Asadi Pages 45-59
    Rainfall is among the most important climatic factors affecting the rainfed cultivation. Thus, in order to maintain water consumption in current agriculture, with the view of water resources management, the country needs to convert some irrigated land areas to rainfed cultivation in the near future. Indeed, it is necessary to conduct an analytical study on rainfed agriculture and identify appropriate areas for rainfed agriculture in the country, especially in Urmia Lake basin. Principal component analysis (PCA), K-Means and Ward have been already used to assess climate regionalization in different regions such as Spain (Diaz and Rodrigo, 2004), Greece (Kitsara et al, 2005), central-northeastern region of Mexico (Pineda-Martinez et al, 2007), Luanhe basin (Hassan and Ping, 2012) and Iberian Peninsula (Parracho et al, 2015). This study was, thus, intended to study the regionalization of the eastern part of Urmia Lake basin on the basis of the precipitation and yield of rainfed wheat using PCA, K-Means and Ward methods. To that end, the maps were drawn in the GIS environment and three methods of clustering were compared. Finally, using the clustering of precipitation and rainfed yield, wheat cultivability was investigated in the eastern part of Urmia Lake. To that end, the daily rainfall dataset of 26 rain gauge stations were used and the yield of rainfed wheat was considered during the period. Then, PCA, K-Means and Ward clustering were performed and the results were compiled. The homogenousity of the resulting clusters were analyzed by H and S statistical tests and homogeneous clusters were drawn in the GIS environment. The analytical factor coefficients to the main components, through K-Means clustering method, showed that the clusters point of view, precipitation and rainfed yield were more consistent and the results were close to each other.
    Keywords: Clustering, Precipitation, Regionalization, Rainfed yield
  • Mohammad Abdolahipour, Ali Akbar Kamgar Haghighi *, Ali Reza Sepaskhah, Shahrokh Zandparsa, Tooraj Honar Pages 61-74
    Introduction

     Iran is the fourth world producer of figs with an average of 75,833 tons  from 1993 to 2013 (FAO, 2016). Estahban area provides about 90% of dried fig in Iran (Jafari, Abdolahipour-Haghighi and Zare, 2012). The rainfed fig orchards in this area have been extremely affected by severe drought in recent years, leading to 10% to 80% reduction in fig trees and fruit in 2010, respectively (Jafari, Abdolahipour-Haghighi and Zare, 2012). For this reason, the tendency to apply supplemental irrigation in Estahban fig orchards has increased in previous years. However, the lack of information about the amount, timing, and application position of supplemental irrigation to achieve efficient use of water in this area makes it difficult to deal with this issue in the study area. The main objective of this study was, thus, to investigate the effect of different amounts and times of supplemental irrigation at different distances from tree trunk on soil water variation, quantity of fruits, and fig growers’ income under drought conditions.

    Keywords: Supplemental irrigation timing, Drought conditions, Soil water content, Irrigation amount, Income
  • Alireza Keshavarzi *, Hossein Hamidifar, Leila Khajehnoori Pages 75-90
    Bridges constructed across rivers are among the most important structures, especially during and after flood events. Bridge piers are exposed to some hazardous factors such as local and contraction scour hydrodynamics. The lower prediction of maximum scour depth can cause  bridge failure, while over-prediction leads to a very costly project. The appropriate estimation of maximum scour depth around bridge piers is, thus, necessary. In some bridges, more than a single pier is considered during the design phase, and the interaction between the adjacent piers makes the situation very different. The flow structure and scour process around a group of bridge piers are, indeed, very different from a single bridge pier. Many researchers have studied the scour around single and/or multiple-column bridge piers. For instance, studying the scour depth for a group of piers, Mahjub et al. (2014) reported that the maximum scour depth around the second bridge pier was less than that of the upstream pier, while the scour depth around the third pier was lower than that of the first and second piers. Moreover, Daneshfaraz et al. (2014) investigated the effect of pier slots on the maximum scour depth around the two-column bridge piers. The results that the slot reduced the maximum scour depth compared to the piers without a slot. In this paper, the flow and bed topography around a group of piers was studied experimentally.
    Keywords: Erosion, Sediment, River, Flow velocity, Flood
  • Mohiaddin Goosheh, Ebrahim Pazira, Ali Gholami *, Bahram Andarzian, Ebrahim Panahpour Pages 91-105
    Introduction Khuzestan plain as one of the fertile regions in Iran is suffering from some problems such as soil salinity and water deficit. The most important irrigated crop in Khuzestan is wheat and its average yield in the southern parts of Khuzestan reaches 2 to 3 t ha-1,. Irrigation management and optimal conditions, however, should be provided to reduce both water and salinity stresses in the crop yield in the region. To introduce the best irrigation schedule for wheat in the study area, we applied the AquaCrop model to simulate the irrigation scheduling for the crop. The aims were to (1) calibrate and validate the model, (2) determine the appropriate irrigation scheduling for wheat to improve water productivity and increase grain yield, and (3) also evaluate the performance of the model.       Methodology      To achieve the aims of the research, the Elhai region was selected in almost the provincial center with the coordinates of 31° 38' N and 48° 37' E. The AquaCrop model was, then, used for simulating grain yield and water productivity. This model required daily climate data, phonological and agronomic data, soil characteristics, irrigation water, and groundwater data to be able to simulate the plant and soil parameters. A field experiment was conducted in the Elhai area for collecting the data as was mentioned above (as model inputs) during the wheat growth season (2014-2015). Two farms with different soil characteristics were selected for this purpose. However, in order to calibrate and validate the model, more data was needed. Therefore, two other field experiments were carried out in the site of Veys. Consequently, one farm was used for calibration and three farms were, in turn, used for the validation of the model. Sampling from soil profile (1.2 m) was carried out in the growing season. Water and ground water samples were, then, taken in each irrigation event. In order to be able to assess the irrigation scheduling scenarios accurately, it was necessary to consider a wide range of events, times and amounts of water in simulating scenarios. In this case, ten scenarios were run for simulating the grain yield and water productivity for a 12-year period (2003-2014) in farm 1 of Elhai (Table 1).
    Keywords: Arid, semi-arid regions, irrigation, simulation models, Water productivity, wheat
  • Seyed Hassan Mousavi Fazl *, Seyeed Ziaolhagh, Ali Reza Mohammadi, Faramaz Faeznia Pages 107-119
    Being vulnerable to food shortage, tomatoes are dependent on nitrogen fertilizer  for their growth and crop yields (Zomorrodi, 2006). In effect, there is a close relationship between the amount of nitrogen fertilizer consumed and the accumulation of nitrate, which poses a threat to consumer health (Mousavi Fazl, 2005). The accumulation of nitrate in tomatoes has a considerable negative effect on its quality and increase the amount of toxic substances in tomatoes (Malakuti et al., 2005). The results of many studies show that the appropriate combination of nitrogen fertilizer treatments and the irrigation regime in such a way that the plant encounters a certain level of water stress during a particular period or throughout the growing season may lead to the maximum efficiency of water usage in the plant (Bagheri et al., 2016). Zomorrodi (2006) examined the effect of deficit irrigation on the quantitative and qualitative characteristics of tomatoes. The results showed that the effects of irrigation water on vitamin C, acidity and soluble solids were significant. Khorramian (2015) also studied different levels of drip irrigation with the supply of 40, 70 and 100% water requirement on the yield and water use efficiency in tomatos. The findings of this study showed that maximum yield was obtained from drip irrigation with 100% water level, while 40% water level treatment had the highest water use efficiency.
    Keywords: Irrigation Water, N fertilizer, nitrate, tomatoes, tomato quality, Yield
  • Marzieh Yazdekhasti *, Mohammad Shayannejad, Hamid Reza Eshghizadeh, Mohammad Feizi Pages 121-135
    Reduction of water resources in arid and semi-arid areas requires the application of management methods to achieve optimal performance. With the logical application of saline water as a source of irrigation water, we can supply a part of the crop water requirement (Hamdy, A., Abdel-Dayem, S. and Abu-Zeid, M., 1993), using various applicable management techniques. The optimal management is, in turn, considered as the use of conjunctive irrigation. Two commonly used solutions include mixing salty and fresh water to obtain water with the optimal salinity; and also the periodic application of fresh and salty water (Amer, 2010; Aslam, & Prathapar, 2006). In effect, salt mainly enters the surface layers of the soil through irrigation and the solute moves vertically from the unsaturated to the saturated zone and towards the groundwater. In turn, the SWAP model is often used to simulate the solute transfer in soil. However, field measurement of the solute concentration changes is very difficult in soil profiles. A simulation model can, thus, be used to estimate the accumulation of solutes in the soil profiles. (Van Dam, Huygen, & Wesseling, 1997)
    Keywords: Fresh Water, Salt Water, Conjunctive Irrigation, SWAP Model, sorghum
  • Kimiya Kamaei, Mehdi Ghomeshi * Pages 137-152
    Introduction

    One of the most important problems arising after the construction of a dam is sedimentation in the dam’s reservoir. In turn, one of the phenomenon that may affect the sedimentation is density currents. A density current is, indeed, the movement of a fluid through another one that has a different density. If there was saline stratification in the vertically downward direction in the reservoir of the static fluid, density current occurs as interflow. Kao (1977) derived the flow diffusion velocity along a common surface between two homogeneous fluids based on Bernoulli's theory. Likewsie, Ungarish (2012) and Sahuri et al. (2015) conducted studies on the interflow density current.

      Methodology

    The experiments were conducted in a flume of 8 meters long, 34 centimeters wide and 70 centimeters high. To that end, a solution of water and salt was used to form the ambient fluid with saline stratification and a mixture of water and sediment particles as the dense fluid. 48 experiments were, then, carried out with 4 discharges (1, 1.5, 2, and 2.5 l/s), 3 slopes (2.5, 3.25, and 4 percent) and 4 concentrations (5, 10, 15, and 20 g/l). The motion of the interflow density current in a layered fluid is like that the flow entering the reservoir first expands as an underflow current and after moving a distance, it enters through saline layers of the fluid with saline stratified layers. The current, then, separates itself from the bed at a location in the reservoir where the density of the dense flow equals to that of the layered one. This way, the current finds the suitable density in its environment and moves in a horizontal layer (Fig.1).

    Keywords: Sedimentation, Dam reservoir, Density current, Separation point, Head velocity
  • Elmira Valipour *, Mohammad Ali Ghorbani, Esmaeal Asadi Pages 153-166

    Rainfall is the main motivator in the hydrologic cycle of the basin and it is an element of meteorological phenomena undergoing severe changes in time and place. The suitability of density and distribution of rain gauges in the rain gauge networks of each area is an effective step in the success of the water plans, regional projecting and effective use of the information (Karamouz et al., 2010). Many researchers have shown that the geostatistical prediction method provides better estimates of the regional rainfall than the traditional methods. Tanaka and Putthividhya (2013) used the geostatistical method to assess the quality of the rainfall estimation in the Basin of Chao Phraya. They tried to calculate the difference between the rainfall data and the results obtained from the above methods by plotting Thiessen Network and the co-ordinate lines by nverse Distance Weighting and Ordinary Kriging methods. They also examined the correlation between the height, humidity and temperature with the recorded rainfall values. The findings showed that height had a significant correlation with Monsoon rainfall, while humidity and temperature correlated with the monthly rainfalls. Yang and He (2013), using the super innovative firefly algorithm concluded that this algorithm is more  suitable than the optimal search strategy. Considering the problems of Urmia Lake located in the northwest of Iran, comprehensive studies with an inclusive approach to the problems in this basin are considered necessary. Indeed, it is necessary to concentrate more on the process used in the design of the rain gauge networks and begin to redesign the existing networks in order to refine and complete them.

    Keywords: Firefly Algorithm, Optimization, Geostatistics, Rain Gauge Network
  • Seyed Mohammad Ali Zomorodian *, Hamideh Ghafari, Zahra Ghasemi Pages 167-180
    The control of local scour around the piers and bridge abutments has been recognized as an issue of considerable importance due to the structural damage of bridges. Many methods have been already proposed by several researchers to tackle this problem, including methods that change the pattern of flow around the piers, such as sacrificial piles (Melville and Hadfield, 1999; Chabert and Engeldinger, 1956), Submerged vanes (Lauchlan, 1999; Grimaldi et al., 2009a), Slot (Chiew, 1992; Grimaldi et al., 2009b), and collars (Zarrati et al., 2006; Alabi, 2006). In addition to the above methods, other methods have been developed to protect the bed against the scour, including the use of riprap around the pier (Parola, 1993; Graziano et al., 1990), sandy bags, gabions, and geotextiles. The sacrificial piles are, indeed, the piers with smaller diameters than the bridge piers, which divert the flow from the bridge pier leading to the reduction of the scour potential. The efficiency of the sacrificial piles in controlling the scour depends on the number and diameter of the piles, the degree of submergence, the arrangement, their relative  placement against the piers, the distance between the piles, the distance between the piles and the piers as well as their angles to the flow (Melville and Hadfield, 1999). According to these methods, many studies have been carried out on the effect of the sacrificial piles in reducing the bridge piers scour. However, the use of submerged piles with different degrees of submergence has been less considered. Since the length of sacrificial piles has an effect on the degree of submergence, the length of the sacrificial piles is effective in scouring, as well. In effect, the present study focuses on the scouring around bridge piers by using 2 different arrangements with and without using the sacrificial pile groups at the upstream of the pier.
    Keywords: Local scour, Bridge pier, Submerged Sacrificial piles
  • Marhamat Sebghati *, Vahid Sebghati Pages 181-194
    Introduction

     Groundwater is one of the most important water resources on earth, and water salinity studies are very important for the protection and planning of water resources, especially in arid and semiarid areas such as Iran. Groundwater currently accounts for more than 90 percent of Iran’s total drinking water consumption. This water resource is less susceptible to bacterial pollution and evaporation than surface water, and hence it is more important than surface water.  

    Materials and Methods

     An ANN includes three layers, namely, input layer, hidden layer and output layer. A network can have more than one hidden layer. In this study, multi-layer perceptron (MLP) was applied to simulate groundwater salinity. MLP is generated through adding one or more hidden layers to one-layer perceptron and can solve complex problems. The feed-forward neural network was the first and simplest type of artificial neural network devised. In a feed-forward network, the information moves in only one direction, forward, from the input nodes, through the hidden nodes and to the output nodes. In the first stage of simulation, all data were normalized and divided into three classes: training data (65% of all data), test data (25% of all data) and cross validation data (10 % of all data). The different transfer functions such as hyperbolic tangent and sigmoid transfer functions were evaluated. Based on the results of this study (through trial-and-error method), the hyperbolic tangent transfer function was the best transfer function. Artificial neural network (ANN) is an efficient tool in hydrologic studies. In this study, an integration of ANN and GIS (the geographic information system) was applied to simulate groundwater salinity. ANN and GIS were, indeed, used for simulation purposes and as a pre-processing and post-processing system of the applied data, respectively. Thus, GIS was applied as an efficient tool to provide the base maps and to estimate the model’s quantitative parameters. Different digital/base maps were provided in GIS environment including DEM, transmissivity of aquifer formations, water table depth, precipitation values and distance from Caspian Sea and water resources using topographic maps of the region and EC values using water salinity secondary data. Different piezometric wells were selected to simulate groundwater salinity (EC). In GIS pre-processing stage, raster layers of the input factors were provided and combined using overlay analysis with a pixel size 1×1 km. Therefore, the surface of study plain was separated to more than 10000 geo-referenced pixels (1×1km). These pixels had values of model inputs or groundwater salinity factors (transmissivity of aquifer formation, water table depth and the distance from water resource). We inserted the site coordinate for every pixel automatically in the GIS medium. Pixels data (networks inputs and coordinate) were exported from GIS and then imported to NeuroSolutions software. In ANN medium, groundwater salinity (EC) was simulated using the validated optimum network for all of the 10000 pixels (the whole study plain).

    Keywords: EC, Groundwater Salinity, Mazandaran Plain, MLP
  • Samira Zeinadini, Sedigheh Anvari *, Zahra Zahmatkesh Pages 195-210
    Introduction

     Regarding water scarcity and climate change in Iran, it is necessary to choose an appropriate model for water resources management. To study the effects of climate change, the outputs of AOGCMs Models were used (Lane et al., 1999). Downscaled weather data using LARS-WG model were then used in the watershed simulation model to estimate the streamflow and crop water requirement so as to evaluate the effects of climate change. Hydrologic models were, indeed, needed to simulate the streamflow, and input to the watershed simulation model so as to estimate water supply in the watershed. WEAP model can be used for investigating and simulating the water system performance under the influence of climate and management scenarios. (Tarek et al., 2017). The purpose of this study was, thus, to investigate the climate change impacts on the amount of streamflow to water supply into the Sattarkhan reservoir as well as the allocation of water in Aharchay watershed.   

    Methodology

    Historical data were used to develop and calibrate the rainfall-runoff. The projections of a GCM were downloaded and downscaled using LARS-WG. The modified weather and resultant streamflow were then implemented in WEAP to analyze climate change impacts on water allocation.

    Keywords: water resource management, climate change, Rainfall-Runoff, Water requirement, WEAP, Aharchay basin
  • Zainab Badpa *, Majid Fazli, Sedighe Pazin Pages 211-225
    The construction of structures such as spur dikes in open channels and rivers is done to control the coastal erosion or water guidance and diversion. Scouring due to changes in the pattern of flow around the structure may result in instability and structural insufficiency, and if designed improperly, it may lead to complete degradation. Thus, the flow pattern and scour depth around the spur dike should be carefully considered. In effect, the type of spur dike used in each project, depending on its usage in the flow path, the depth of scouring and economic considerations must be carefully selected. The open gabion spur dike is one of the most affordable ones and is of high quality in terms of efficiency and ease of construction.  A lot of research has been already conducted on impervious and angled spur dikes, including that of Ezzeldin et al.. In their research, they performed experiments on a blade spur dike at various angles ( 30,60 and 90 degree)  and reported that the spur dike at 30 degrees was best  in terms of depth of scouring and coastal protection. The maximum scour areas for the spur dike in their research were 90 and 60 degrees upstream of the spur dike, while the maximum scour area for the spur dike is 30 degrees along the length of the spur dike. Moreover, scour at 90 ° and 60 ° was equal, and in some cases higher scouring at a 60 ° angle and an increasing cost of constructing the spur dike in angular mode (Because of the real length of more in equal terms). The use of this type of spur dike was unrealistic at an angle of 60 degrees. In addition, Nagy (2005) showed a time test for the vertical and attracting spur dikes, as the scour rate for larger Froude number was higher, and the scour rate for the vertical state was greater than the attracting state. He further concluded that the angled spur dike had less scour depth and volume. Conducting experiments on the scouring around a trapezoidal spur dike at three angles to the downstream of the adjoining coast in two constricted ratios of 0.25 and 1.05, Kuhnle (2002) concluded that the 45 degree spur dike created the most scouring in the area adjacent to the coast, while less scouring was observed for the spur dikes of 90 and 135 degrees .
    Keywords: gabion spur dike, flow pattern, Bed topography, angle of spur dike