فهرست مطالب

علوم و مهندسی آبیاری - سال چهل و سوم شماره 1 (بهار 1399)
  • سال چهل و سوم شماره 1 (بهار 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/03/26
  • تعداد عناوین: 15
|
  • مهدیه وحیدی الوار، سید امین اصغری پری*، محمود شفاعی بجستان، نسیم آرمان صفحات 1-14
    هدف اصلی این تحقیق، مطالعه دلایل تخریب پایین دست حوضچه آرامش سد انحرافی شهدا در استان خوزستان و ارایه راه کارهایی برای جلوگیری از گسترش آن می باشد. به همین منظور مدل فیزیکی - هیدرولیکی سد و حوضچه آرامش آن ساخته شده و آزمایش ها در دو سناریو انجام گرفت. در آزمایش های دسته اول، علت های ایجاد آب شستگی و عوامل موثر در آن و در دسته دوم راه کارهای کنترل آب شستگی بررسی شد. نتایج  نشان داد کوتاه بودن طول حوضچه آرامش و بیش تر بودن سرعت محلی جریان در پایین دست حوضچه از سرعت آستانه حرکت ذرات بستر، علت های اصلی بروز آب شستگی می باشند. هم چنین مشخص شد با افزایش دبی و افزایش طول پرش هیدرولیکی برای یک دبی ثابت، میزان آب شستگی افزایش و با افزایش عمق پایاب، کاهش می یابد. اثر سنگ چین و کاهش شیب مصالح پایین دست حوضچه در کاهش میزان آب شستگی بررسی و مشخص شد استفاده از سنگ چین 5 میلی متر (20 سانتی متر در واقعیت) بهترین راه کار در کنترل آب شستگی است.
    کلیدواژگان: مدل فیزیکی، آستانه حرکت، طول پرش، رودخانه مارون
  • ندا خان محمدی، جواد بهمنش* صفحات 15-28

    مدل مفهومی هیدروگراف واحد لحظه ای Nash یکی از مدل های کارآمد در شبیه سازی فرآیندهای هیدرولوژیک نظیر پدیده بارش روان‏آب می باشد. دو پارامتر مدل Nash شامل n و K می باشند. روش های مختلفی برای تخمین پارامترهای مذکور ارایه شده اند. عدم دقت در تخمین پارامترهای مدل (n و K) باعث بروز خطا در هیدروگراف شبیه سازی شده می شود. در این تحقیق، روش های مختلف تخمین پارامترهای مدل Nash برای شبیه سازی سیلاب در پنج ایستگاه هیدرومتری شامل بیطاس، کوتر، ملهذان، بدلان و گرژال واقع در آذربایجان غربی مورد مقایسه قرار گرفتند. از هر ایستگاه پنج رویداد انتخاب و سپس پارامترهای مدل  Nash توسط روش های به کارگرفته شده برای تمامی رویدادهای سیل محاسبه گردید. یک رویداد سیل ثبت شده در هر ایستگاه به صورت تصادفی انتخاب و سپس با استفاده از مقادیر متوسط پارامترهای  Nash برای چهار رویداد باقی مانده، هیدروگراف سیل منتخب شبیه سازی شد. نتایج شاخص های آماری به کاررفته در مرحله صحت سنجی مناسب ترین روش برای هر ایستگاه مورد مطالعه را معرفی نمود. نتایج نشان داد که آن دسته از روش هایی که از ویژگی های هیدروگراف سیل های موجود جهت برآورد پارامترهایمدل Nash برای شبیه سازی رویداد سیل استفاده می کنند، نسبت به روش های مبتنی بر خصوصیات فیزیکی حوضه و توزیعات آماری کارایی بهتری دارند. بنابراین، با توجه به نتایج شاخص های آماری، سه روش مبتنی بر هیدروگراف جریان، برای همه ایستگاه های مورد مطالعه (گرژال (m3/s 99/12<RMSE<01/11)، کوتر (m3/s 80/1<RMSE<79/1)، ملهذان (m3/s 14/1<RMSE<13/1)، بدلان (m3/s 74/1<RMSE<73/1) و بیطاس (m3/s 14/0RMSE=)) به عنوان مناسب ترین روش ها جهت تعیین پارامترهای مدل Nash پیشنهاد می شوند.

    کلیدواژگان: پارامتر نش، خصوصیات فیزیکی حوضه، مدل نش، هیدروگراف واحد لحظه ای
  • نادر سلامتی*، جواد باغانی، فریبرز عباسی صفحات 29-42

    تخمین نسبتا دقیق مقدار آب مصرفی، راندمان آبیاری و بهره وری آب محصولات زراعی در کشور از مهم ترین شاخص های کلیدی در برنامه ریزی های بخش کشاورزی است. هدف اصلی از  نوشتار حاضر، بررسی نتایج اندازه گیری های انجام شده میدانی آب مصرفی و عملکرد گندم در شهرستان بهبهان در روش های مختلف آبیاری در طول یک فصل زراعی (1396-1395) و همچنین تعیین بهره وری آب مصرفی گندم در 32 مزرعه تحت مدیریت کشاورزان است. مقادیر اندازه گیری شده با مقادیر برآورد شده نیاز آبی خالص به روش پنمن- مانتیث (نیاز آبی به روز شده) و سند ملی مقایسه گردید. تعداد 15 مزرعه به روش سطحی، ده مزرعه به روش بارانی و هفت مزرعه به روش قطره ای آبیاری می شدند. عملکرد گندم در تمام مزارع اندازه گیری شده بین  2000 تا 6854 کیلوگرم در هکتار بود. بیش ترین بهره وری آب گندم در مزرعه ای با سامانه قطره ای به میزان 79/2 کیلوگرم بر مترمکعب محاسبه شد. راندمان کاربرد در مزارع مورد نظر بین 7/22 تا 7/99 درصد بود. نیاز آبی بر اساس سند به روز شده در مزارع از 4/373 تا 0/517 میلی متر  ثبت شد. مقایسه میانگین نتایج در آزمون تی نشان داد که سامانه قطره ای با بهره وری آب 51/1 کیلوگرم بر مترمکعب، دارای بیش ترین بهره وری بوده و اختلاف معنی داری با دو سامانه بارانی و سطحی دارد که به ترتیب دارای بهره وری آب معادل 90/0 و 88/0 کیلوگرم بر مترمکعب بودند. محاسبه ضرایب همبستگی نشان داد که روند تغییرات حجم آب مصرفی با روند تغییرات شاخص راندمان کاربرد و بهره وری آب روندی غیرهمراستا و معنی دار در سطح یک درصد را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: سامانه های آبیاری، نیاز آبی، راندمان کاربرد
  • سعید سرکمریان، جواد احدیان* صفحات 43-56

    در این تحقیق سرریز پلکانی با استفاده از مدل عددی CFX شبیه سازی شده و میزان استهلاک انرژی تحت تاثیر پارامترهای هندسی پلکان ها و دبی عبوری جریان از روی سرریز بررسی شده است. در این زمینه برای مدل سازی آشفتگی جریان از مدل تلاطمی k-ε استاندارد استفاده گردیده است. برای دست یابی به اهداف این تحقیق، در ابتدا مدل های عددی CFX نسبت به یک مدل آزمایشگاهی مورد واسنجی و صحت سنجی قرار گرفتند. نتایج حاصل از واسنجی و صحت سنجی نشان داد که پاسخ های مدل عددی CFX تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. پس از آن میزان استهلاک نسبی انرژی به ازای تعداد پلکان ها، دبی ها و شیب های مختلف در مدل عددی CFX مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که در سرریز ده پلکانی، دبی در واحد عرض 50  لیتر بر ثانیه بر متر، کاهش استهلاک انرژی در اثر افزایش دو برابر دبی، 96/21 درصد و در اثر افزایش دو برابر شیب، 38/11 درصد و در اثر افزایش دو برابر تعداد پلکان ها، 80/5 درصد می باشد. هم چنین نتایج حاصل از ارزیابی مدل های عددی نشان داد که افزایش دو برابری ارتفاع پله در یک سرریز، درصورتی که شیب سرریز ثابت بماند و  برابر با دو باشد موجب افزایش استهلاک انرژی به میزان 61/23 درصد می شود. با توجه به نتایج بدست آمده درمجموع می توان عنوان کرد که مدل عددی  CFX به دلیل دقت بالای نتایج بدست آمده نسبت به نتایج آزمایشگاهی و هم چنین هزینه کم محاسباتی می تواند جایگزین مناسبی برای برخی از روش های آزمایشگاهی پرهزینه و زمان بر باشد.

    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، تعداد پلکان ها، سرریز پلکانی، شیب سرریز، مدل عددی CFX
  • محمدعلی لطف اللهی*، محمدتقی اعلمی، محمدرحیم افشانی صفحات 57-72

    برای افزایش نتیجه بهره برداری از مخازن و کاهش هزینه ی احداث سیستم های تخلیه اضطراری سیلاب ها، جلوگیری از خسارات مالی و جانی در پایین دست سد، پیش بینی سیل و کنترل آن ضروری است. در این مقاله سیل طرح یا سیل خطرساز پیش بینی و از راه دور مدیریت و کنترل شده است. سیستم های هوشمند با استفاده از تبدیل z، میکروکنترلرها، حسگر، ارتفاع سنج آلتراسونیک، مدارهای فرستنده، گیرنده امواج رادیویی و ماهواره ای، ریزپردازنده، موتور الکتریکی، قطعات الکترونیکی دیگر و نرم افزارهای مناسب، طراحی و ساخته شدند. سیستم در دهانه ی رودخانه ی ورودی به مخزن و در ارتفاع مناسب نصب می شود. با نمونه برداری از سطح آب، ارتفاع و حجم آب ورود به مخزن مشخص و نمونه ها به وسیله ی امواج رادیویی و ماهواره ای به سیستم مرکزی در اتاق کنترل ارسال می گردند. اطلاعات ارسالی در سیستم مرکزی دریافت و پس از آشکار شدن مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند. در اتاق کنترل، هیدروگراف سیل، حداکثر ارتفاع و حجم آب ورود به مخزن روی صفحه ی مانیتور نشان داده می شوند. سیستم هوشمند، با توجه به اطلاعات دریافت شده، به وسیله ی موتور الکتریکی یا دستگاه های هیدرولیکی و پنوماتیکی به صورت اتوماتیک، دریچه و در صورت لزوم دریچه های سد را باز می کند. با نصب سیستم هوشمند، سیل شناسایی و بهره برداری از آب درون مخزن مدیریت می شود و ایمنی سد در برابر سیل تحقق می یابد. با نصب سیستم هوشمند نیروی انسانی کاهش یافته و خطای دید آن ها برطرف می شود و از خطرات سیل در پایین دست سد جلوگیری به عمل می آید.

    کلیدواژگان: کنترل سیل، کنترل دریچه، هیدروگراف سیل طرح، سرریز دریچه دار، تبدیل z
  • بهزاد عظیمی، بابک لشکرآرا*، لیلا نجفی، محمدذاکر مشفق صفحات 73-88

    عمق استغراق در حالت بحرانی منجر به ایجاد یک سطح ریزش بحرانی در اطراف ورودی سرریز قایم می شود. مشخصات این سطح ریزش بحرانی تابع خصوصیات جریان نزدیک شونده به سرریز و موقعیت آن نسبت به جداره های مخزن می باشد. در این پژوهش با استفاده نرم افزار Flow-3D  به شبیه سازی عددی جریان در اطراف سرریزهای مدور قایم با ورودی لبه تیز پرداخته شده است. برای این منظور سناریوهای مختلفی با تغییر در میزان قطر دهانه آبگیر، تدوین گردید. پس از بررسی هیدرولیکی جریان در اطراف سطح ریزش بحرانی، مشخصات هندسی این محدوده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هندسه سطح ریزش بحرانی به صورت کره نبوده و از شکل دلوار پیروی می نماید، که این ناحیه ریزش متناسب با قطر دهانه آبگیر تغییر حجم می دهد. هم چنین ارزیابی های به عمل آمده در راستای تغییر در میزان ارتفاع آبگیر نشان داد که با افزایش ارتفاع آبگیر باقطر ثابت، از 3P/D=به 5P/D=سرعت های شعاعی، مماسی و عمقی در سطح ریزش، به ترتیب 45، 24 و 11 درصد افزایش داشته اند.

    کلیدواژگان: هسته هوا، سطح ریزش، کره ی بحرانی، گرداب، لزجت دینامیکی
  • یاسر مهری، نادر عباسی* صفحات 89-100

    سرریزهای جانبی در شبکه های آبیاری و زهکشی، سیستم های آب و فاضلاب و کنترل سیلاب مورد استفاده قرار می گیرند و معمولا برای کنترل تراز آب، انحراف جریان و تخلیه دبی اضافه استفاده می شوند. با توجه به اهمیت بهبود عملکرد سرریزهای جانبی، می توان از سرریزهای کلیدپیانویی که طول موثر بیشتری دارند، استفاده کرد. قوس بیرونی کانال های دارای انحنا، بهترین مکان برای تعبیه سرریزهای جانبی هستند. در این پژوهش در ابتدا با بررسی آزمایشگاهی بر روی سرریزجانبی کلیدپیانویی تیپ B در قطاع 120 درجه ضریب تخلیه این سرریزها برای هر آزمایش استخراج شد.سپس توانایی مدل, RBF ANFIS و شبکه عصبی ANN در پیش بینی ضریب تخلیه سرریز مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور دو مدلRBF و ANFIS در محیط نرم افزار MATLAB کدنویسی شد. با تحلیل نتایج به دست آمده، هر دو مدل RBF و ANFIS دارای دقت بالاتری نسبت به شبکه عصبی ANN هستند. همچنین مشخص شد که مدل RBF با RMSE=0.044 و R2=0.974 دارای دقت بالاتری نسبت به مدل هوشمند ANFIS با RMSE=0.0529  وR2 =0.981  است. شبکه عصبی مصنوعی  با RMSE=0.0694  و R2=0.82 از لحاظ دقت پیش بینی بعد از دو مدل یادشده است.

    کلیدواژگان: هوش مصنوعی، بررسی آزمایشگاهی، کانال قوسی شکل، ضریب تخلیه، پیش بینی
  • الهام ضمیری، حجت کرمی*، سعید فرزین صفحات 101-116
    مهندسین همواره در جستجوی راه هایی برای کنترل سیلاب و افزایش دبی عبوری از کانال ها و رودخانه ها  هستند. به کارگیری سرریز کنگره ای به عنوان راه حلی جهت افزایش دبی عبوری پیشنهاد می گردد. در این تحقیق سرریز کنگره ای با زاویه دیواره شش درجه با استفاده از مدل Flow-3D و به کمک نتایج آزمایشگاهی محققین قبلی شبیه سازی گردید. پس از صحت سنجی، تغییرات ضریب دبی سرریز با زاویه های دیواره برابر با 45 و 85 درجه و شکل دهانه به صورت نیم دایره و مثلثی، مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج بررسی حاکی از آن است که ضریب دبی در سرریز کنگره ای با زوایای دیواره 45 و 85 درجه به طور متوسط به ترتیب 24/1 و 28/2 برابر مقدار ضریب دبی در سرریز با زاویه دیواره شش درجه می باشد. هم چنین ضریب دبی در سرریز با دهانه مثلثی و نیم دایره ای شکل، به طور متوسط به ترتیب افزایش 29/50 و 16/4 درصدی نسبت به ضریب دبی در سرریز با دهانه خطی دارد. در نهایت رابطه ای به منظور پیش بینی ضریب دبی در سرریز کنگره ای پیشنهاد گردید که با دقت قابل قبولی قادر به تخمین ضریب دبی می باشد.
    کلیدواژگان: کنترل سیلاب، زاویه دیواره سرریز، پیش بینی ضریب دبی، هیدرولیک محاسباتی، مدل سازی عددی
  • هانیه طاهری، امیر سلطانی محمدی*، ناصر عالم زاده انصاری صفحات 117-129

    با توجه به محدودیت منابع آب، استفاده بهینه از آب ضروری است. با کاربرد برخی مواد نظیر پلیمرهای سوپرجاذب، می توان از بارندگی های مقطعی و سایر منابع محدود آب در امر حفظ و ذخیره آب در خاک استفاده نمود. پلیمرهای سوپرجاذب با جذب آب و تا حدودی، املاح کودی و انقباض و انبساط متناوب باعث بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک می شوند. به منظور ارزیابی تاثیر پلیمر سوپرجاذب بر عملکرد، اجزای عملکرد و کارایی مصرف آب کاهو، پژوهشی در قالب یک طرح کاملا تصادفی فاکتوریل با دو تیمار رژیم آبیاری (در سه سطح 60، 80 و 100 درصد تامین نیاز گیاه) و غلظت سوپرجاذب (در چهار سطح صفر، 4 ،6 و 8 گرم در هر کیلوگرم خاک گلدان) در خاک لومی در سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. نتایج نشان داد که کاربرد سوپرجاذب و کم آبیاری در سطح یک درصد بر میزان عملکرد و اجزای عملکرد تاثیر معنی دار دارد و بیشترین عملکرد (وزن تر سر کاهو، 3/572 گرم)، ارتفاع از سطح خاک (5/25 سانتی متر) در شرایط بدون تنش (100 درصد تامین نیاز گیاه) و در حضور شش گرم سوپرجاذب در هر کیلوگرم خاک، بیشترین قطر (37 سانتی متر) در شرایط 100 درصد تامین نیاز گیاه و هشت گرم پلیمر و بیشترین کارایی مصرف آب (02/49 کیلوگرم بر مترمکعب) در شرایط 60 درصد تامین نیاز گیاه و هشت گرم پلیمر به دست آمد. استفاده از شش گرم پلیمر و آبیاری کامل به منظور تولید حداکثر محصول توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: سوپرجاذب، کم آبیاری، عملکرد، کارایی مصرف آب، کاهو
  • سپیده زراعتی نیشابوری، محسن پوررضا بیلندی*، عباس خاشعی سیوکی، علی شهیدی صفحات 131-143

    آب های زیرزمینی به عنوان مهم ترین منبع تولید آب شیرین دشت نیشابور، با کسری مخزنی حدود 200 میلیون مترمکعب مواجه است. ازاین رو در پژوهش حاضر کارایی روش های رگرسیون فازی امکانی و رگرسیون کمترین مربعات فازی در پیش بینی تراز سطح ایستابی آبخوان دشت نیشابور بررسی گردید. با استفاده از اطلاعات 57 چاه مشاهده ای از سال 1357 تا 1387 و اعمال پارامترهای بارش، تراز سطح ایستابی و تخلیه با تاخیر زمانی یک و دوماهه به عنوان ورودی، مدل ها مورد آزمون قرار گرفت، نتایج نشان داد به دلیلوجود نوساناتسطحآبدرماه هایمختلف،  بیشترین ضریب تبیین و کمترین مقادیر آماره های میانگین مطلق خطا و جذر مربعات خطا برای هر دو مدل در ماه های بهار و بالاترین دقت در ماه خرداد با R2 و RMSE به ترتیب 93/0 و 05/6 برای مدل رگرسیون امکانی فازی بود. بر اساس شاخص های اعتبارسنجی، مدل رگرسیون امکانی فازی به مراتب نتایج دقیق تری در برآورد تراز سطح ایستابی آبخوان نیشابور نشان داد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، پیزومتر، مدل های داده محور، اعتبارسنجی
  • امید بهمنی*، سمیرا اخوان، محمد خرمیان، عباس قلیزاده خلته صفحات 145-156

    به منظور بررسی اثر روش های مختلف خاک ورزی بر ویژگی های هیدرولیکی آبیاری سطحی جویچه ای آزمایشی در شمال استان خوزستان در خاکی با بافت سیلتی رسی لوم و شرایط اقلیمی گرم و نیمه خشک اجرا شد. چهار تیمار شامل دو تیمار خاک ورزی مرسوم CT1 و  CT2 (شخم با گاوآهن برگرداندار+ 2دیسک عمود برهم) و دو تیمار کم خاک ورزی MT1 و MT2 (اعمال دو دیسک عمود بر هم) با فواصل پشته های 6/0 و 75/0 متر در جویچه های به طول 50 متر و در سه تکرار به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی انجام شد. خصوصیات هیدرولیکی آبیاری سطحی (ضرایب معادله نفوذ، ضریب زبری، هیدروگراف دبی ورودی و خروجی) و بازده های آبیاری اندازه گیری، شبیه سازی (مدل WinSRFR4.3.1) و با استفاده از آزمون چند دامنه ای دانکن مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که شیوه خاک ورزی و عرض جویچه تاثیر معنی داری بر ضرایب معادله نفوذ کوستیاکوف لوییس داشت. اثرات متقابل خاک ورزی و عرض جویچه روی ضرایب معادله نفوذ در سطح احتمال یک درصد و روی توان معادله نفوذ درسطح احتمال پنج درصد تاثیر معنی داری داشت. نتایج شبیه سازی نشان داد که مدل WinSRFR  توانایی قابل قبولی در شبیه سازی هیدروگراف دبی ورودی - خروجی و بازده های آبیاری را دارد. کمترین میزان خطا 54/0=RMSE بین داده های مزرعه و شبیه سازی شده با در روش کم خاک ورزی مشاهده گردید. لذا پیشنهاد می شود که ضرایب معادله نفوذ و بازده های آبیاری در شرایط مختلف خاک ورزی و عرض جویچه اصلاح گردند و مطابق با آن ها طراحی لازم صورت گیرد.

    کلیدواژگان: خاک ورزی، ضرایب نفوذ، آبیاری جویچه ای، مدل WinSRFR
  • سیروس جعفری* صفحات 157-172

    این مطالعه برای بررسی اثر سدسازی و تغییر رژیم هیدرولوژی رودخانه کارون بر زیست بوم منطقه انجام شد.برای بررسی تغییرات دبی و شوری رودخانه کارون، از آمارهای یک دوره چهل ساله (95-1355) رودخانه کارون در ایستگاه ملاثانی استفاده شد. هم چنین تغییرات شوری و سدیمی خاک، در محدوده معینی از دشت خوزستان، به وسعت حدود 6800 هکتار در پایین دست شهر اهواز و در شمال تالاب شادگان، در طی سال های 1369، 1389 و 1395 مقایسه شد. نتایج نشان داد میزان شوری از سال 1369 تا 1395 رو به افزایش است. با تغییر رژیم هیدرولوژی رودخانه کارون و کاهش دبی آن، از یک سو کیفیت آب به شدت کاهش یافته و میزان املاح نیز به بیش از دو برابر افزایش یافته است. از سوی دیگر ممانعت از جریان سیلابی دشت، سبب شوری شدید خاک ها شده است. به طوری که مساحت اراضی با شوری بیش از 30 دسی زیمنس بر متر برای وسعت 6800 هکتاری مورد مطالعه، از 5248 هکتار (2/77%) در سال 1369 به 6754 هکتار (3/99%)  در سال 1395 افزایش یافته است. به دلیل ایجاد این میزان از شوری که فراتر از حد تحمل گیاهان شور دوست بومی است، پوشش گیاهی منطقه از بین رفته و خاک لخت شده است. در این مناطق عاری از پوشش گیاهی در مواجه با بادهای دایمی منطقه، طوفان هایی از گرد و غبار ایجاد شده است. بنابراین تغییر رژیم هیدرولوژی رودخانه، عامل بخشی از مشکلات فعلی کیفیت هوا به شمار می آید. از این رو بازنگری و تجدید نظر در عوامل موثر در تغییر رژیم هیدرولوژی از جمله اقدامات سد سازی و انتقال از سرشاخه ها ضرورت دارد.

    کلیدواژگان: سیلاب، تجمع نمک، نسبت جذب سدیم، سد گتوند
  • ناهید پورعبدالله*، منوچهر حیدرپور، جهانگیر عابدی کوپایی، جهانشیر محمدزاده هابیلی صفحات 173-188

    حوضچه های آرامش برای کنترل پرش هیدرولیکی تحت شرایط شیب معکوس و زبری بستر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش اثر هم زمان سه شیب منفی، سه قطر زبری و دو ارتفاع پله مثبت انتهایی بر پروفیل سرعت و نوسانات فشار در اعداد فرود 4 تا 10 بررسی شده است. بر اساس نتایج ضخامت لایه مرزی بی بعد 71/0 محاسبه شد که در مقایسه با بستر صاف قابل ملاحظه بود. هم چنین تنش برشی 6/12 برابر شرایطبسترصاف به دست آمد. نتایج نشان داد سه عامل شیب منفی، زبری بستر و پله مثبت انتهایی باعث کاهش انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار نسبت به حالت کلاسیک می شود. بیشترین مقدار ضریب بدون بعد انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار و ضریب بدون بعد نوسانات فشار به ترتیب برابر 027/0 و 275/0 محاسبه شد که در مقایسه با حالت کلاسیک به ترتیب 6/65 و 7/64 درصد کاهش داشته است. هم چنین حداقل ضریب کاویتاسیون در این مطالعه برابر 87/3 محاسبه گردید و بنابراین سازه با مشکل کاوی تاسیون مواجه نخواهد بود.

    کلیدواژگان: انحراف معیار، تنش برشی، حوضچه آرامش، ضخامت لایه مرزی
  • آرش آذری*، علی آرمان صفحات 189-204

    در این تحقیق از ترکیب الگوریتم چندهدفه NSGA-II و مدل شبیه ساز WEAP برای استخراج سیاست های بهینه بهره برداری از مخزن در قالب بهینه سازی معین استفاده شد. طوری که در آن، هدف اول، حداکثر نمودن اطمینان پذیری تامین نیازها در مقابل هدف دوم یعنی حداقل نمودن میزان تخطی ناشی از عدم تامین نیازها و تخطی از ظرفیت مخزن در طول دوره بهره برداری قرار گرفت. اما جواب های بهینه یعنی مقدار رهاسازی از مخزن قابل تعمیم برای سایر ورودی های محتمل به مخزن نیستند. در صورت تغییر جریان ورودی به مخازن جواب های بهینه به دست آمده کارایی نداشته و باید بهره برداری از سیستم در قالب الگوریتم بهینه ساز مجددا بهینه گردد. لذا برای حل این مشکل روش جدیدی بر اساس تلفیق روش ماشین بردار پشتیبان و الگوریتم NSGA-II برای بهره برداری بهینه از سیستم در زمان واقعی توسعه داده شد. نتایج نشان داد میانگین خطای قوانین بهینه مستخرج از ماشین های بردار پشتیبان نسبت به خروجی الگوریتم NSGA-II در مرحله صحت سنجی کمتر از 10 درصد است که نشان دهنده کارایی این روش در پیش بینی الگوی بهینه منحنی فرمان سد در زمان واقعی است. در این ساختار می توان بر اساس جریان ورودی به مخزن، حجم ذخیره آب در مخزن و تغییرات ذخیره مخزن (در ابتدای ماه) و نیازهای پایین دست در ماه حاضر، مقدار رهاسازی بهینه را در زمان واقعی به دست آورد. روش مورد استفاده این قابلیت را داشته که با توجه به ورودی های جدید جریان به سد، سریعا سیاست های بهره برداری بهینه را به نحوی در اختیار قرار دهد که امکان مدیریت بهینه سیستم در زمان واقعی فراهم گردد.

    کلیدواژگان: هوش مصنوعی، بهینه سازی، بهره برداری به هنگام، الگوریتم فراکاوشی، WEAP
  • امیر پورحقی*، علی محمد آخوندعلی، حیدر زارعی صفحات 205-219
    امروزه پایش و پردازش اطلاعات کیفی رودخانه با استفاده از روش های آزمایشگاهی با صرف وقت و هزینه زیاد همراه است. از این رو استفاده از روش های نوین برای کاهش این هزینه ها می تواند کمک شایانی در مدیریت کیفی رودخانه ها داشته باشد. استفاده ترکیبی از مدل های هوش مصنوعی و سنجش از دور از جمله روش های کارآمد برای رسیدن به این هدف است. در این تحقیق به منظور برآورد EC رودخانه کارون با استفاده از مدل سیستم استنتاج فازی عصبی (ANFIS)، در زمان گذر ماهواره لندست 8، نمونه برداری دستی از 66 نقطه از سطح رودخانه برای مدت 12 ماه (دی ماه 1394 تا آذر ماه 1395) انجام شد. هشت ماه اول نمونه برداری برای واسنجی و چهار ماه انتهایی برای صحت سنجی مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر بازتابی تصاویر لندست 8 به عنوان ورودی و EC نقاط برداشت شده به عنوان خروجی مدل ANFIS در نظر گرفته شد. در ادامه به منظور افزایش دقت مدل ANFIS و کاهش خطا تصاویر از روش تبدیل موجک و مکان مند کردن داده ها استفاده گردید. نتایج نشان داد که استفاده ترکیبی از تصاویر ماهواره ای و مدل ANFIS از  عملکرد نسبتا خوبی برخوردار است و با روش مکان مند کردن یعنی اضافه کردن خصوصیات مکانی نقاط برداشت به عنوان ورودی مدل ANFIS دقت کار تا مقدار قابل توجهی افزایش می یابد. هم چنین نتایج نشان داد که استفاده از تبدیل موجک برای کاهش نویز تصاویر و بهبود عملکرد مدل می تواند علاوه بر کاهش خطا، ضریب تعیین را از 85 درصد تا بالای 89 درصد افزایش دهد.
    کلیدواژگان: تبدیل موجک، شوری، مدل های هوشمند، ANFIS
|
  • Mahdiye Vahidi Alvar, Seyed Amin Asghari Pari *, Mahmood Shafai Bajestan, Nasim Arman Pages 1-14
    Shohada diversion dam was constructed on the border of agricultural lands of Behbahan plain (Khuzestan province, Iran) to divert the water of the Maroun River. This dam has a concrete-soil composite. The concrete part consists of an ogee spillway, a stilling basin, and two intake channels and sediments on the right and left sides. The height of the dam is 12.2 meters and its spillway length is 150 meters. The dam has a sloping basin and its capacity is 22 m3/sec. The longitudinal slope of this basin is 1 to 5 (vertical: horizon). The studies have shown that parts of downstream of the stilling basin are being eroded and scoured. Unless controlled properly, this will continue and might lead to the destruction of the basin or the main structure of the dam. Most of the stilling or apron basins used in the previous studies are horizontal and smooth, and no research has been conducted on scouring downstream of sloping basins so far. Therefore, the purpose of this research is to explore the causes of scouring downstream of the Shohada dam's stilling basin and its controlling factors to finally provide an appropriate strategy to prevent its spread.
    Keywords: Physical model, the threshold of motion, Jump length, The Maroun River
  • Neda Khanmohammadi, Javad Behmanesh * Pages 15-28

    The Unit Hydrographic Theory, which was first proposed by Sherman in 1932, is used as one of the most important rainfall-runoff methods in hydrology. One of the most efficient models in simulating rainfall-runoff phenomenon is the conceptual model known as Nash Instantaneous Unit Hydrograph. In this model, the number of reservoirs and storage coefficients describes the complete shape of Instantaneous Unit Hydrograph (Ahmadin et al., 2010). The model consists of two parameters including n and k. Different methods have been presented to estimate the mentioned parameters. Inaccurate estimation of the model parameters (n and k) causes an error in simulated hydrograph. Methods such as the moments, the least square and the maximum likelihood are some of the proposed ones (Snyder, 1955; Eagleson et al., 1966). The large number of parameters of these methods has limited their use (Rao and Tirtotjondro, 1995). Thus, the researchers tried to develop a model with lower number of parameters and more acceptable accuracy. Some researchers such as Aron and White (1982), Collins (1983), Rosso (1984), Hann et al. (1994), Singh (1998), Singh (2000), Singh et al. (2007), and Bhunya et al. (2003) proposed relationships for estimating Nash Model’s parameters. Others, including Bahremand and Mostafazadeh (2010), Ahmadin et al. (2010) and Aslani et al.  (2016) used the proposed relationships and estimated the parameters of Nash model in three different basins of Iran.

    Keywords: Basin’s physical characteristics, Instantaneous unit hydrograph, Nash parameter, Nash model
  • Nader Salamati *, Javad Baghani, Fariborz Abbasi Pages 29-42
    Introduction

    Precise estimation of the amount of water consumed, irrigation efficiency and water productivity of crops are the most important key indicators in agricultural sector planning of Iran. The figures given for the volume of water used in the agricultural sector are very different and there are serious doubts as to their accuracy. The average of water use efficiency in the country is 1.32 kg/m3 and its annual growth in the last 11 years has been reported to be 0.041 kg/m3 (Abbasi et al., 2017). Therefore, it is necessary to carry out an exploratory work that can be used to quantify the volume of water consumed by various products. Therefore, the main objective of this paper is to measure water consumption of wheat directly and to compare wheat water productivity in different irrigation systems under farmers management in Behbahan.

    Methodology

    The volume of application water for wheat in different farms during one season (2016-2017) was measured and compared. The measured values were compared with the crop water requirement estimated by the Penman-Monteith and the national document. To determine the volume of water consumed, firstly, the flow rate of the selected water sources was measured, with the appropriate devices (flumes, meter and micro molina). Farm information including cultivated area, soil texture, soil electrical conductivity, electrical conductivity of the irrigation water used, and farm location with GPS were recorded. Other field information such as irrigation method, irrigation water sources (surface, underground), type of irrigation network (modern, traditional) were also recorded. Effective rainfall was calculated by the SCS method. Crop water requirement using the Penman-Monteith method was determined from data of current year and 10-year data for Behbahan city from the nearest meteorological station.

    Results and Discussion

     32 wheat farms were selected and evaluated, of which 15 farms were irrigated with surface irrigation, 10 farms with sprinkler and 7 farms with drip irrigation systems. The results showed that the yield of wheat varied from 2000 to 6854 kg per hectare. The most water productivity of wheat occurred in a farm with drip irrigation being 2.79 kg/m3. Irrigation application efficiency varied from 22.7 to 99.7%. Updated crop water requirement changed from 373.4 to 517.0 mm. The highest water consumption was measured to be 4626 m3/ha in the farms receiving water from springs. The results of the t-Test analyses showed that the yield in drip irrigation farms (average being 5169 kg/ha) was significantly different as compared to sprinkler and surface irrigation systems with 3574 and 3795 kg/ha, respectively. The results of the comparison of the mean water productivity in the t-Test indicated that drip system with 1.51 kg/m3 of water productivity had the highest values and there was a significant difference with the two sprinkler and surface systems, which respectively had water productivity of 0.90 and 0.88 kg/m3. The Pearson correlation coefficients showed that the trend of changes in the amount of water consumed with the trend of changes in the application efficiency index and water productivity proved uncoordinated and it was significant at 1% level.

    Conclusions

     The results of measurements in 32 farms showed that half of the drip irrigation fields were not cultivated on the recommended date range. Therefore, the growth period in this half was less than 140 days. Despite the decline in growing season and the non-observance of planting dates, yield in these farms was over 4000 kg ha-1. Application efficiency in sprinkler irrigation method was more than other irrigation methods. The reason for the high application efficiency in sprinkler irrigation was the backwardness of sowing date on one side and the late harvest of wheat on the other. The surface system with a growth period of 158 days had the highest growth period and has a significant difference with two dripping and sprinkler systems. The surface water system with the volume of water consumed at 4398.7 m3/ha had the highest volume of water consumed and showed a significant difference with the drip system, but this difference was not meaningful compared with the sprinkler system. The volume of water consumed by two systems of drip and sprinkler was measured at 3490.5 and 3863.6 m3/ha, respectively. The backwardness of wheat harvesting time in sprinkler irrigation fields caused the major filling time of the grains to be adjusted to April, which coincided with a higher increase in the air temperature. This led to increased water consumption at this particular time point and caused a significant decrease in water consumption despite the lower consumption of water in the sprinkler system.

    Keywords: Irrigation systems, Water requirement, Irrigation application efficiency
  • Saeed Sarkamaryan, Javad Ahadiyan * Pages 43-56

    A stepped spillway consists of steps that start from near the crown and continue to downstream heel. Generally, the amount of energy dissipation in stepped spillway is more than the one of flat spillways (with no steps) with the same dimensions. The high amount of energy dissipation caused by steps allows reducing the depth of drilling of downstream stilling basin, length of stilling basin, and the height of sidewalls. This way, a considerable economic saving is achieved in the implementation of dams. Since spillways help reduce flow rate and increase intake airflow rate, they can be referred to as a combination of a spillway and an energy dissipater. Some of the studies on stepped spillways are as follows:Launder and Spalding (1972); Olsen and Kjellesvig (1998); Chen et al. (2002); Tabbara et al. (2005); Dermawan et al. (2010); Sori and Mojtahedi. 2015; Haji azizi et al. (2016) So far, the studies on stepped spillways have been mostly on experimental and physical models. However, experimental and physical models are costly and sometimes have limitations such as required space and a large number of tests. This necessities consideration of further mathematical and numerical models. Several numerical models can be introduced to analyze flow on a stepped spillway. CFX is one of the numerical models. CFX has been known as one of the most robust software for fluid flow analysis and heat transfer. The finite volume method (FVM) is a numerical method to solve the governing differential equations, which is capable of simulating complexities of a turbulent flow on a spillway appropriately. On the other hand, CFX numerical model uses the coupled model, which increases the speed to achieve results considerably as compared to other numerical models. This research aims at simulating a stepped spillway using CFX numerical model and assessing the amount of energy dissipation under geometric parameters (such as spillway height, spillway gradient, number of steps, and height of steps) and hydraulic parameters (such as flow rate). The difference between this research and other studies can be attributed to the coherence and correlation in studying various components (geometric and hydraulic parameters) and the ability of CFX numerical number in replacing some of the costly and time-consuming tests.

    Keywords: Energy dissipation, The number of steps, Stepped spillway, Spillway slope, CFX numerical model
  • MohammadAli Lotfollahi Yaghin *, MohammadTaghi Aalami, MohammadRahim Afshani Pages 57-72

    Heavy, long-term precipitations can lead to severe floods in most drainage basins, thus causing financial losses and casualties (Fotakis and Sidiropoulos, 2014, Avila-Melgar, et al. 2017). Low precipitation, lack of surface water and groundwater, and increased demand for water calls for optimized use of reservoirs and floods. Inevitably, critical points should be identified and simple non-structural and structural methods or a combination of both, which are environmentally friendly and feasible, should be employed for flood prediction and control. In addition to imposing considerable costs, construction of flood control installations cannot fully eliminate the flood risks and, therefore, more severe floods may still lead to disasters. Construction of large flood control structures such as dykes is not only financially unjustifiable, but also inappropriate as solution both environmentally and socioeconomically. Flood prediction and alarm systems are among the non-structural criteria the importance of which are further realized over time. Installation and implementation of smart flood prediction and alarm systems can lead to reduced casualties and damages from both perspectives of flood risk management and nonstructural management.

    Keywords: Design Flood Hydrograph, Flood Forecasting, Flood Control, spillway Gate control, Z- Transformation
  • Behzad Azimi, Babak Lashkarara *, Leyla Najafi, MohammadZaker Moshfegh Pages 73-88

    Intakes are the most significant hydraulic structures, which are also used as inlet structures in outlets to supply water for hydro-electric power, irrigation, and drinking. A major problem for vertical circular spillways is that vortexes are formed on their inlet with several negative effects: reducing discharge coefficient, excessive head formation on spillway inlet, structure vibration, increasing of cavitation formation probability, suction of floating bodies into conduit, excessive oscillations on flow surface, unsteady flow formation, and increasing energy losses are the major consequences. Vortex flows result from flow direction variation, viscosity and surface tension. The flow type causes negative effects in operation of structures such as vertical circular spillway (Kabiri Samani and Borghei, 2001).Taştan and Yildirim (2010) indicated that critical submerged depth for intake in canal with uniform flow equals radius of spherical sink surface, which was finally named critical spherical sink surface. Rankine (1858) represented a model of vortex, namely Rankine compound vortex. In this model, it is assumed fluid particles, which are in the vicinity of vortex center, are solid bodies with high viscosity and rotational motion around their axes (Forced Vortex). The area is located inside nonviscous zone at a distance from vortex center. This research investigates geometric and hydraulic properties of critical sink surface by simulating flow in the environs of vertical intake inlet.

    Keywords: Air Core, Vortex, Dynamic Viscosity, Intake, Air-entrainment
  • Yaser Mehri, NADER Abbasi * Pages 89-100

    Side weirs are used to control the water level, flow deviations and drain the excess discharge in irrigation networks, sewer systems, and flood control systems. Considering that it is not possible to increase the length of side weirs to increase their capacity, other types of weirs may be used to overcome this problem. Therefore, incorporating weirs that are associated with a higher length of the same width can be helpful. Accordingly, non-linear piano-key weirs may be used side weirs. Numerical methods can be used to estimate the discharge coefficient of piano-key weirs. Bilhan et al. (2011) used an ANN to estimate the discharge coefficient in a curved canal with a labyrinth weir. Ebtehaj et al. (2015) used the GEP model to estimate the coefficient of discharge in a straight canal. Parsaei (2016) studied the accuracy of the ANN in estimating the coefficient of discharge in a sharp-crested rectangular ogee weir and found the ANN to offer an acceptable accuracy. None of the previous studies have addressed the efficiency of intelligent models in estimating the discharge coefficient of ogee-shaped piano-key weirs. Therefore, this study aims to obtain the discharge coefficient of the piano-key weirs using RBF, ANFIS, and ANN models.

    Keywords: Artificial Intelligence, Experimental Study, Curved Channel, Discharge Coefficient, Estimation
  • Elham Zamiri, Hojat Karami *, Saeed Farzin Pages 101-116
    Engineers are looking for solutions for flood control and increasing discharge capacity of canals and rivers. Application of labyrinth weir is suggested as a solution for increasing discharge capacity. In this research, labyrinth weir with sidewall angle that was equal to 6°, was simulated through Flow-3D model using experimental results of previous researchers. After validation, the changes of discharge coefficient of weir with angles of 45° and 85° and apex shapes of triangular and half circular shapes were analyzed. Based on the results, discharge coefficients of labyrinth weir with angles of 85° and 45° were on average 2.28 and 1.24 times greater than discharge coefficient of labyrinth weir with angle of 6°, respectively. Also, discharge coefficient of weir with triangular and half circular apex shapes has an increase of 50.29 and 4.15% in comparison with linear apex. Finally, an equation was proposed for prediction the discharge coefficient of labyrinth weir that is able to estimate the discharge coefficient with an acceptable level of accuracy.
    Keywords: Flood Control, Sidewall angle, Predicting discharge coefficient, Computational hydraulic, Numerical modeling
  • Haniyeh Taheri, Amir Soltani Mohammadi *, Naser Alamzade Ansari Pages 117-129

    Water deficiency or drought is among the most important factors in reducing crop production (Heidari, et al., 2013). Water deficiency or water stress occurs when transpiration is more than water absorption (Alizadeh, 2008). One of the methods that researchers have been studying to increase water use efficiency and performance over the last decade is the use of superabsorbent polymers and deficit irrigation (Khyrabadi, et al., 2014). The superabsorbent polymer is a kind of hydrocarbon, which absorbs water several times as much as its own weight. Due to the drying of the root environment, the water inside these polymers is gradually evacuated and placed at the disposal of the plan, thus the soil will remain moist for a long time without the need for re-irrigation (Abedi Kupai, And Sohrsb, 2005). Considering that the most important advantage of superabsorbent application is reducing the effect of drought stress, this study investigated the effect of deficit irrigation and different levels of superabsorbent on yield, yield components and water use efficiency of lettuce.

    Keywords: Superabsorbent, Deficit İrrigation, Yield, Water use efficiency, Lettuce
  • Sepide Zeraati Neyshabouri, Mohsen Pourreza Bilondi *, Abbas Khashei Siuki, Ali Shahidi Pages 131-143
    Introduction

     Groundwater has always been considered as one of the main sources of drinking, agriculture, and industrial water, especially in arid and semi-arid regions. Investigating groundwater level changes in any region has an important role in planning sustainable water resources management. Continuous decline of groundwater level has been observed worldwide in the past half-century. Groundwater is the most important and the only source of freshwater in Neyshabour plain. Unallowable discharges of the groundwater resources and the reduction of recharge factors have caused about 200 million cubic meters deficit in Neyshabour aquifer. Therefore, estimating groundwater is vitally important for the management of water resources.

    Methodology

    This study was conducted in Neyshabour aquifer in Khorasan Razavi province situated between 58o13' to 59o30' eastern longitude and 35o40' to 36o39' northern latitude. Neyshabour plain has an important role in agricultural productions of Khorasan Razavi. In this study, the fuzzy possibilistic regression and fuzzy least square regression approaches were evaluated in order to forecast the groundwater changes in Neyshabour aquifer. For this propose, the parameters affecting aquifer level, including monthly precipitation, discharge detected, and fuzzy regression approaches were employed to estimate groundwater level of aquifer, and then raster maps were determined by geostatistical methods. Data bank was determined by Arc GIS software from raster maps to train and test fuzzy regression models. 50 percent of data was selected as calibration data and 50 percent of data was selected as validation data in each model. In linear regression, for each series of input variables, only a specific output value is computed, while fuzzy regression models estimate the boundaries of possible values for the output variables. Therefore, unlike the classical regression, which was based on probability theory, the fuzzy regression is based on possibility and fuzzy sets theory. Fuzzy possibilistic regression, introduced by Tanaka et al. (1982), is an approach that provides the best regression equation by minimizing the amount of fuzzy. The general form of this fuzzy regression function is as follows: [ Ỹ =Ã0+Ã1X1+Ã2X2+ Ã3X3+…+ÃnXn (1)where Ã0 and Ã1 are the fuzzy intercept and fuzzy slope coefficients, respectively, and X is the independent variable and the output Ỹ (or dependent variable) is a fuzzy number.Fuzzy least-squares regression (FLSR) method as proposed by Savic and Pedrycz (1991) was adopted for this analysis. For the purpose of current study, the efficiency of the fuzzy possibilistic and fuzzy least square regression models for groundwater prediction in Neyshabour aquifer were compared. Validation and Verification of models were determined based on mean error (ME), root mean square error (RMSE), and coefficient of determination (R2).

    Results and Discussion

     The results of the comparison of the fuzzy possibilistic regression and fuzzy least squares regression models in estimating the groundwater table of Neyshabour plain show that the highest accuracy of water table prediction in the studied aquifer occurred in June and the lowest accuracy occured in January for both fuzzy possibilistic regression and fuzzy least squares regression models. Likewise, in both models, the estimation accuracy of the winter was lower than other seasons. The results of validation of the fuzzy regression model in summer showed that despite a sharp decrease in rainfall in this season, applying inputs with a delay of one to two months had good results in predicting the water level. In agreement with the findings of the present study, previous investigations reported that the ANFIS model with inputs of discharge, total rainfall of the current month, the total rainfall of the previous month, the total rainfall in the past two months, and the groundwater level had the best performance in the prediction of groundwater level of Neyshabour plain (Khashei-Siuki et al., 2013). While in most research done the data used is on a daily or annual basis, it is the monthly changes in the water level which is important: the ascending and descending trends were observed in winter and summer months, respectively. Using monthly forecasts helps managers to make more effective decisions regarding how much water is taken from groundwater resources. Therefore, the aquifer's response to monthly water changes is more effective than annual or daily. Also, the findings of the current study indicated that the fuzzy possibilistic regression model estimated values are more consistent with observed values and provide better estimation of groundwater subsidence and drainage.

    Conclusions

     Comparison of the performances of the studied fuzzy regression models showed that the output of both models varies in different months due to fluctuations in the water level. Both fuzzy regression models have a good ability to estimate groundwater table of Neyshabour plain. The results showed that the estimation accuracy of both employed models in winter were lower than other seasons. The best accuracy was observed in May with a RMSE= 6.05, MAE= 6.01 and R2= 0.93 for the fuzzy possibilistic regression model. It is worth noting that according to the model validation indices, the accuracy of the fuzzy possibilistic regression model is more than the fuzzy least squares regression; therefore, the mentioned model can be introduced as an acceptable approach in estimating the groundwater level. It is also suggested that other fuzzy regression models and approaches, including fuzzation of independent variables, should be used in future research.

    Keywords: Groundwater, Pizometer, Data-driven Models, validation
  • Omid Bahmani *, Samira Akhavan, Mohammad Khoramian, Gholamabbas Gholizadeh Khalteh Pages 145-156

    Conservation tillage systems are recommended by government agencies around the world as an appropriate management option for preserving soil and water resources. Protective tillage has advantages over conventional tillage in terms of reducing energy consumption (Abbaspour et al., 2005). These include reducing erosion of water and wind (Lithourgidis et al., 2007), requiring less labor, increasing soil organic matter, and accelerating time of the second crop (Ito et al., 2007). Here, Manning’s roughness and penetration function are particularly important. More  accurate evaluation, design and simulation of these parameters provide better irrigation systems. If the parameters of the penetration equation are not close to the field conditions, irrigation may cause runoff and deep percolation. Kuotsu et al. (2014) studied the effects of different tillage on soil hydraulic properties and the productivity of rainfed land under rapeseed cultivation in northeastern India. The results of their research showed that infiltration and hydraulic conductivity significantly increased in conservation tillage systems, and the amount of water use efficiency (WUE) was the highest in the conservation tillage system. Considering the necessity of protecting the soil and water resources and the important role of tillage operations, this research investigated the effects of different tillage methods on the hydraulic properties of barley surface irrigation using WinSRFR model.

    Keywords: Tillage, Infiltration Coefficients, Furrow irrigation, WinSRFR Model
  • Siroos Jafari * Pages 157-172
    Introduction

    Khuzestan plain is part of Mesopotamia. This plain was long ago irrigated and drained due to floods (Rangzan and Jafari, 2017). Then, plants started to grow everywhere in this area. With the construction of dams in the past decades, the flooding was hindered; however, since soils were saline, civil plant could not grow anymore (Anonymous, 2011). Therefore, these lands became bare and dust storms started to happen in the plain. In this research, we studied soil salinity and its sources or agents in these area (Ayers and Westcot, 1976). We specially focused on evaluation of dam contractions and effects of the Karoon Rivers’ hydrology regime change on the ecology of certain areas of Khuzestan plain.

    Methodology

    We focused on studies done by Rangzan and Jafari on the Karoon River (at Mollasani station) over a forty-year period in order to investigate its discharge and salinity changes (Anonymous, 2011). Dam construction data in the same period were collected. Also, soil salinity and alkalinity were recorded during summer for 6800 hectares in the south of Ahvaz and north of Shadegan Wetland, over a period of 25 years, in 1991 and 2011. Soil EC was also determined in extracted paste in 2017. Sodium absorption ratio (SAR) was calculated from Na, Ca, and Mg concentrations determined in these extracted pastes. Soil salinity and alkalinity (SAR) maps were drawn by Arc GIS Ver. 10.3. For this manure, ECe and SAR were partitioned in 10 levels from 0-90 and polygons were shown in these ranges for all provided maps.

    Results and Discussions

    The Karoon River’s discharge data show that maximum charge was 892 m3/s in June 1991, which decreased to 685 m3/s and 359 m3/s in June 2011 and June 2017, respectively. The water salinity of the river increased from 590 µS/cm in 1969 to 745 µS/cm in 1989, and finally to 1643 µS/cm in 2017. This trend can be related to the constructed dams such as Karoon 3 (it was charged in 2005) and upper Godvand in 2012. Also, mean annual precipitation decreased over the same time periods. For instance, mean annual precipitation decreased from 506 mm/year in 1986-1989 to 271.4 mm/year in 2008-2012. These two agents (dam construction and climate changes) decreased the Karoon River’s discharge and increased its EC. The soil salinity is shown in figures (1) a. and b. in 1991 and 2017.

    Keywords: Flood, Salt Accumulation, SAR, Gotvand Dam
  • Nahid Pourabdollah *, Manouchehr Heidarpour, Jahangir Abedi Koupai, Jahanshir Mohamadzadeh Habili Pages 173-188

    The control of speed and pressure oscillations along the stream, as two critical parameters in designing hydraulic systems, is vital since they have to be set within an acceptable range in order to prevent damages to hydraulic structures. Ead and Rajaratnam (2002) studied the hydraulic jump characteristics on the corrugated bed and calculated the thickness of dimensionless boundary layer to be 0.45. Pourabdollah et al. (2015) investigated the effect of roughness and adverse slope of the bed on the velocity profile and determined the mean shear force coefficient to be 11.5 times more than that of the classical condition. Fiorotto and Rinaldo (1992) stated that in hydraulic jump the pressure is oscillating around the mean pressure value, which is almost equal to piezometric head at each point. Also Lopardo and Solari (1980) determined the pressure oscillations equal to 0.084 for hydraulic jump at downstream of valve. Accordingly, although various studies have been carried out on hydraulic jump characteristics under different conditions, the simultaneous effect of end positive step, bed roughness and adverse slope on hydraulic jump characteristics have not yet been explored. Therefore, the aim of this study was to investigate the velocity profiles, flow surface and pressure oscillations in hydraulic jump within the stilling basin at defined conditions.

    Keywords: Boundary Layer Thickness, Standard Deviation, Shear Stress, Stilling basin
  • Arash Azari *, Ali Arman Pages 189-204

    Ample research has been done on optimization methods for the exploitation of reservoirs in the form of a specific optimization. In this type of studies, a certain series of flow is provided for the reservoir during the operation period and the release from the reservoir to downstream is optimized under such circumstances. They are certain drawbacks for these models. First, optimal solutions cannot be generalized for other possible inputs to the reservoir. Second, in the event of a change in the flow of input into the reservoirs, it is likely that the optimal solutions are not efficient and the operation of the system in the form of an optimization algorithm should be performed again. In such circumstances, one of the solutions is the use of intelligent methods such as support vector machines to apply the results of system optimization in real time. The main goal of this study is to integrate artificial intelligence methods such as support vector machine with NSGA-II optimization algorithm to convert it to real time. In this structure, contrary to the conventional design of the scheduling, in the event of a change in the flow of input, there is no need to perform re-optimization to understand the optimal coefficients. Instead, the extraction relationship of the support vector machine can be based on the input to the reservoir (at the beginning of the month), the volume of water storage in the tank (at the beginning of the month), reservoir storage changes and downstream needs in the current month to yield optimal release rates in real time.

    Keywords: Artificial Intelligence, Optimization, On-time Operation, Metaheuristic Algorithm, WEAP
  • Amir Pourhaghi *, Alimohammad Akhondali, Heidar Zarei Pages 205-219
    Nowadays, monitoring of river quality information is one of the most important issues in water resources engineering because of the direct relationship of water quality with environmental health and quality of life. Today, traditional methods of river monitoring are receiving less attention due to the fact that they are costly and time-consuming for the researcher. Instead, the recent, low-cost methods are favorable to many researchers in this filed. Different methods have always been considered for river monitoring, but the application of spectral indicators and remote sensing technologies to control and monitor the water quality of rivers and reservoirs is very cost-effective and could be a good alternative to traditional methods. Since it is time-saving and less costly, it would be a good indicator for the whole region and a good alternative to manual methods (Bonansea et al., 2015). Although satellite imagery has been widely used in estimating water quality indices (Onderka and Pekárová, 2008), the complexity of hydrological systems and the presence of noise in images can increase the calculation error. Wavelet transform and intelligent models are among the most efficient methods that can significantly increase computation accuracy by filtering and noise reduction. Good research has been done on the use of wavelet transform in image processing (Graps, 1995) and fuzzy inference system to estimate water quality parameters (Solgi et al., 2017). In this study, using wavelet transform, Landsat 8 images were processed, then the processed images were considered as inputs of ANFIS model.
    Keywords: ANFIS, Intelligent models, Salinity, Wavelet Transforms