فهرست مطالب

آبیاری و زهکشی ایران - سال چهاردهم شماره 3 (امرداد و شهریور 1399)

مجله آبیاری و زهکشی ایران
سال چهاردهم شماره 3 (امرداد و شهریور 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/06/05
  • تعداد عناوین: 30
|
  • هاله علم شاهی، اصغر عزیزیان*، لوکا بروکا صفحات 724-739
    شبیه‌سازی سیلاب با مدل‌های هیدرولوژیکی نیازمند داده‌ی بارش ورودی مناسب می‌باشد که متاسفانه در بیشتر حوضه‌های کشور، پراکندگی مناسبی از ایستگاه‌های باران‌سنجی و داده‌های آمار بلند مدت وجود ندارد. بدین منظور استفاده از داده‌های بارش ماهواره‌ای با توان تفکیک زمانی و مکانی بالا جهت رفع این خلا می‌تواند مفید و سودمند باشد. پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی داده‌های ساعتی منبع بارشی PERSIANN-CCs جهت شبیه‌سازی سیلاب با مدل رخدادمحور HEC-HMS در حوضه آبریز اسالم به انجام رسیده است. برای ارزیابی هرچه بهتر عملکرد مدل HEC-HMS نسبت به بارش ورودی از سه سناریوی مکانی (Lumped, Thiessen, Link-Lumped) و زمانی (1، 3 و 6 ساعته) مختلف استفاده بعمل آمده است. نتایج حاصل از اجرای مدل به ازای سناریوهای مذکور نشان داد که در صورت استفاده از داده‌های بارش PERSIANN-CCs برای شبیه‌سازی هیدروگراف سیلاب، گام زمانی 3 و 6 ساعته به ویژه در سناریوی مکانی Link-Lumped منجربه نتایج بهتری خواهد شد. به عنوان مثال، متوسط مقادیر شاخص کارایی نش- ساتکلیف (NSE) و ضریب همبستگی (CC) برای رخدادهای مورد بررسی برای موارد مذکور به ترتیب در حدود 58/0 و 78/0 (گام زمانی 3 ساعته) و 56/0 و 74/0 (گام زمانی 6 ساعته) می‌باشد. همچنین نتایج حاکی از آن است که چنانچه هدف برآورد صحیح دبی اوج سیلاب باشد، سناریوی مکانی دوم یعنی استفاده از پلیگون Thiessen برای محاسبه بارش متوسط در سطح حوضه در گام‌های زمانی 1 و 3 ساعته منجربه کمترین مقدار خطا می‌شود (با خطای نسبی 2/0 تا 6/7 درصد) و این در حالی است که سناریوی مکانی سوم یعنی Link-Lumped از نظر توانایی لازم جهت تخمین دبی اوج برخوردار نمی‌باشد. تلفیق سناریوی مکانی اول و داده‌های بارش PERSIANN-CCs نیز بهترین گزینه برای تخمین زمان رسیدن سیلاب به حداکثر مقدار خود (Tp) که از اهمیت زیادی در سامانه‌های هشدار سیلاب برخوردار است، می‌باشد. یافته‌های پژوهش حاضر موید این مطلب است که در صورت عدم وجود داده‌های بارش زمینی می‌توان از داده‌های بارش ماهواره‌ای با توان تفکیک زمانی و مکانی بالا مانند PERSIANN-CCs برای شبیه‌سازی سیلاب استفاده نمود.
    کلیدواژگان: بارش، هیدرولوژی، سیلاب، سنجش از دور، رواناب
  • میثم عمرزهی، حلیمه پیری*، موسی حسام صفحات 740-749
    از مسایل مهم مدیریت آب، ارزیابی و تعیین نیاز آبی گیاهان است. جهت تدوین برنامه آبیاری مناسب و مدیریت کارآمد، تعیین ضریب گیاهی و نیاز آبی ضروری می باشد. در این تحقیق بهمنظور تعیین ضرایب گیاهی و نیاز آبی گیاه کارلا (خربزه تلخ) که از جمله گیاهان دارویی مهم می باشد، آزمایشی در سال 1398 در شرایط اقلیمی خشک با استفاده از روش بیلان آبی در لایسیمترهای زهکش‌دار طراحی و اجرا گردید. به‌منظور انجام آزمایش از چهار لایسیمتر زهکش‌دار موجود در مرکز تحقیقات کشاورزی زهک استفاده گردید. لایسیمترها‌ از جنس فایبرکلاس با قطر 50 سانتی‌متر و ارتفاع 120 سانتی‌متر در مرکز محدوده‌ای با وسعت 20×25 متر کار گذاشته شدند. در دو لایسیمتر گیاه کارلا کشت شد و در دو لایسیمتر مشابه دیگر‌گیاه مرجع (یونجه) کشت شد. کلیه عملیات کاشت، داشت به صورت بهینه انجام و در طول آزمایش سعی شد با انجام آبیاری به‌موقع، رطوبت خاک از حد رطوبت ‌سهل‌الوصول کمتر نگردد تا در طول دوره رشد، حتی الامکان گیاه دچار تنش رطوبتی نشود. این آزمایش طی یک فصل زراعی از تاریخ 3 اردیبهشت تا 27 تیر به مدت 88 روز انجام شد. میزان نیاز آبی کارلا بین هر دو نوبت آبیاری متوالی با استفاده از رابطه بیلان آب در خاک تعیین شد. میزان نیاز آبی کارلا در طی یک فصل آزمایش برابر 15/915 میلی‌متر بدست آمد. همچنین میانگین ضرایب گیاهی چهار مرحله رشد ابتدایی، توسعه، میانی و پایانی در یک فصل آزمایش در مدت 88 روز دوره رشد کارلا (خربزه تلخ) به ترتیب 81/0، 915/0، 05/1 و 625/0 محاسبه شد.
    کلیدواژگان: ضریب گیاهی، کارلا، گیاه مرجع، لایسیمتر
  • محمدرضا حیدری توانی، مهدی فولادی پناه* صفحات 750-764
    مدل‌های عددی جدید توسعه یافته برای حل معادلات هیپربولیک سنت‌ ونانت، ضمن داشتن ارزش علمی و تحقیقاتی نقش بسیار مهمی در طراحی سازه‌ای و نیز مدیریت عملکرد سازه‌های هیدرولیکی دارند. در این پژوهش، ضمن توسعه‌ دو الگوی گسسته‌سازی صریح معکوس و نیمه‌ضمنی براساس الگوی پرایزمن چهار نقطه‌ای، کاربرد آنها برای روندیابی سیل در بازه‌ای از رودخانه دوآب صمصامی در زیرحوضه‌های کارون مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفته است. مدل صریح معکوس بر مبنای الگوی Priseman و الگوی نیمه‌ضمنی با بکارگیری الگوی پرایزمن برای مشتقات مکانی همزمان با کاربرد الگوی Upwind توسعه یافته‌اند. شبیه‌سازی هیدروگراف خروجی جریان با ارزیابی عملکرد مدل‌ها با شاخص‌های ناش-ساتکلیف (NS)، ضریب تبیین (2R)، مجذور میانگین مربعات خطا و مقدار استاندارد شده‌ی آن (RMSE) و (NRMSE) و شاخص اختلاف توسعه یافته نسبی (QDDR) با تعیین ضریب زبری مانینگ به عنوان پارامتر اصلاحی، در هر دو مدل در دوره‌ی واسنجی و صحت‌سنجی انجام شد. مقدار شاخص‌های مذکور برای مدل صریح معکوس و نیمه‌ضمنی در دوره صحت‌سنجی به ترتیب (9352/، 9886/0، 604/2، 6/24، 146/3) و (9843/0، 9943/0، 283/1، 1/12، 909/3) به دست آمدند که نشان از کارکرد قابل اعتماد دو مدل همراه با برتری نسبی مدل نیمه‌ضمنی بود. برای اطمینان از عملکرد مدل‌ها، هیدروگراف دیگری نیز مورد شبیه‌سازی قرار گرفت به طوری که مقدار ضرایب NS، NRMSE و QDDR برای مدل نیمه‌ضمنی و صریح معکوس به ترتیب (97/0، 172/8، 713/3) و (9339/0، 28/12، 612/2) محاسبه شدند. این مقادیر نیز قابلیت اعتماد و کارکرد دو مدل را تایید کردند. دقت مدل نیمه‌ضمنی در همه موارد بیشتر از مدل صریح معکوس بود. پایداری حل علاوه بر راندمان بالای محاسبات از جمله مزایای مدل نیمه‌ضمنی و تولید معادلات کوپلی پیچیده غیرخطی از محدودیت‌های آن می‌باشند.
    کلیدواژگان: روندیابی سیلاب، گسسته‌سازی، معادلات سنت‌ونانت، مدل عددی، الگوی پرایزمن
  • محمدحسن نادری*، سیمین علی اوغلی، مسعود پورغلام آمیجی، رامین فضل اولی، آلتین قجقی صفحات 765-782

    رژیمهای هیدرولوژیکی، نقش عمدهای در تغییر ساختار و عملکرد فرآیندهای اکولوژیکی، اراضی مرطوب و اکوسیستمهای رودخانهای ایفا میکنند. تغییرات قابل ملاحظه در رژیم های هیدرولوژیکی جریان رودخانه ها ناشی از احداث سد، باعث ایجاد ناهمگونی مکانی و زمانی سیستم های رودخانه ای و تخریب خدمات طبیعی اکوسیستم و تهدید تنوع زیستی میشود. از این نظر، مدیریت موثر اکوسیستم رودخانه ای، نیازمند توصیف پارامترهای رژیم هیدرولوژیکی جریان طبیعی و تعیین درجه تغییرات دبی جریان تنظیمی نسبت به آبدهی طبیعی میباشد. در این مطالعه 33 پارامتر هیدرولوژیکی با عنوان شاخصهای تغییر هیدرولوژیک، در پنج گروه آماری در ایستگاه های هیدرومتری ملاثانی و اهواز با استفاده از نرم افزار IHA، برای ارزیابی تغییرات جریان رودخانه کارون در پاییندست سد گتوند از سال 1362 تا 1397، در دو دوره آماری قبل از احداث سد و رژیم جریان تغییر یافته (پس از احداث سد)، استفاده شده است .بر اساس نتایج، شاخصهای هیدرولوژیکی در ایستگاه های هیدرومتری ملاثانی و اهواز در دوره رژیم جریان تغییر یافته، تغییرات قابل توجهی داشته است به طوریکه مقادیر میانگین دبی در اکثر ماهها، کاهش معنی داری داشته اند. همچنین درصد تغییر هیدرولوژیکی 23 پارامتر در ایستگاه هیدرومتری ملاثانی، زیاد و 11 پارامتر دیگر، درجه تغییرات آنها پایین به دست آمد و در ایستگاه هیدرومتری اهواز، درجه تغییرات 24 پارامتر، متوسط تا زیاد و 12 پارامتر دیگر، درجه تغییرات آنها پایین به دست آمد و این نشاندهنده درجه زیاد تغییرات هیدرولوژیکی حوضه رودخانه کارون است. نتایج جریانهای حداکثر جریان روزانه، هفتگی، ماهانه و سه ماهه نشان میدهد که احداث سد مذکور، اثر منفی بر دبی جریان رودخانه کارون داشته است. در بررسی نتایج مربوط به رویکرد دامنه تغییر پذیری رودخانه مورد مطالعه این نتیجه نیز به دست آمد که دامنه مناسب مقادیر دبی ماهانه در ایستگاه هیدرومتری ملاثانی، برای شش ماه اول سال آبی، اهداف تامین حیات رودخانه متناسب با دبی 4/231 تا 3/532 مترمکعب بر ثانیه و برای شش ماه دوم سال این محدوده بین دبی 5/345 تا 4/1235 مترمکعب بر ثانیه تعیین، در حالی که در ایستگاه هیدرومتری اهواز، برای شش ماه اول سال آبی دامنه مناسب مقادیر دبی ماهانه بین 7/272 تا 8/562 مترمکعب بر ثانیه و برای شش ماه دوم سال این محدوده بین دبی 2/314 تا 6/1255 مترمکعب بر ثانیه تعیین گردید. در نهایت به منظور حفظ شرایط اکولوژیکی مطلوب و یکپارچگی اکوسیستم رودخانه کارون، مدیریت منابع آب (نقش تنظیمی سد گتوند بر رژیم جریان) باید به گونه ای صورت پذیرد تا محدوده مقادیر سالانه هر یک از شاخص های هیدرولوژیکی رودخانه در دوره پس از احداث سد تا حد امکان در تعادل با دامنه دبی گزارش شده در اهداف رویکرد دامنه تغییر پذیری، باشد.

    کلیدواژگان: احداث سد، رژیم هیدرولوژیکی جریان، متوسط دبی ماهانه، مدیریت اکوسیستم رودخانه، منابع آب
  • سرور رضاپوریان قهفرخی*، محمد مهدی احمدی، کوروش قادری، علیرضا شجاعی شاهرخ آبادی صفحات 783-795

    سازه متوقف کننده جریان واریزه ای با زهکشی آب و کاهش قدرت حمل جریان واریزه ای، از پایین دست در مقابل خطرات ناشی از این جریان ها محافظت می کند. به نظر می رسد تغییر در سازه بنحوی که بتواند انرژی جنبشی واریزه ها را کاهش دهد، افزایش کارایی سازه را به دنبال خواهد داشت. در این تحقیق بر اساس آنالیز ابعادی، آزمایش هایی جهت بهبود کارایی سازه متوقف کننده جریان واریزه ای سنگی در یک فلوم با قابلیت تنظیم شیب انجام گردیده است. در این آزمایش ها، راندمان سازه متوقف کننده با وجود موانع مختلف از لحاظ اندازه، شکل و چیدمان تحت شرایط متفاوت جریان واریزه ای مطالعه گردید. موانع دندانه ای و موانع چند ردیفی برای توقف واریزه ها روی سازه انتخاب شده اند. بر اساس نتایج موانع دندانه ای شکل با جانمایی متفاوت خود توانسته اند تا 25 درصد راندمان سازه متوقف کننده را افزایش دهند. علاوه بر این، موانع دو یا سه ردیفی، حتی با ارتفاع کم خود افزایش 10 درصدی راندمان کنترلی سازه را به همراه داشته اند. بر اساس این نتایج ساختار جدید و بهینه شده سازه معرفی گردید.

    کلیدواژگان: مهندسی رودخانه، بررسی آزمایشگاهی، جریان واریزه‌ای، سیلاب، جریان دوفازه
  • حمید رفیعی*، جلال بازرگان، علی باباخانی صفحات 796-806

    یکی از روش های استهلاک انرژی در شوت ها و سازه های انتقال و توزیع آب استفاده از شوت های مانع دار می باشد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار Flow-3D به شبیه سازی عددی شوت های مانع دار پرداخته شده است. به همین منظور ابتدا با استفاده از داده های آزمایشگاهی موجود پس از تعریف شرایط مرزی لازم صحت سنجی انجام پذیرفت و سپس تاثیر پارامترهای شیب ، طول شوت و همچنین فاصله بین بلوک ها و ارتفاع آن ها بر میزان استهلاک انرژی در شوت های مانع دار مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که افزایش فاصله بین ردیف های موانع سبب کاهش استهلاک انرژی می گردد. افزایش ارتفاع موانع در طراحی به روش مدل پیشنهادی USBR به میزان اندکی باعث کاهش استهلاک می شود. در شیب یکسان و سایر ابعاد مشابه، افزایش طول شوت به میزان سه برابر، افزایش استهلاک 21/4% را به دنبال دارد و روند استهلاک انرژی با افزایش شیب شوت کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، شوت مانع دار، Flow-3D
  • پدرام اسمعیلی، سیامک بوداقپور، محمد رستمی*، مهدی میرزایی صفحات 807-816
    استفاده از آبشکن ها یکی از روش های رایج برای کنترل فرسایش کناره و حفاظت سواحل رودخانه ها است. در واقع حضور آبشکن ها موجب اصلاح شرایط هیدرولیکی جریان و همچنین کاهش قدرت فرسایشی آب در فاصله دو آبشکن می شود که در نهایت زمینه رسوبگذاری و تثبیت سواحل رودخانه را به وجود می آورد. در این پژوهش با ساخت یک کانال آزمایشگاهی پیچان رودی و استفاده از پنج آبشکن، اقدام به بررسی تاثیر آبشکن های سری T شکل بر کنترل فرسایش کناره گردید. آزمایش ها با در نظر گرفتن سه طول موثر و سه عدد فرود مختلف در حالت نفوذناپذیر و به صورت غیر مستغرق انجام پذیرفت. نتایج این پژوهش بیانگر این است که با افزایش طول آبشکن ها، میزان عقب نشینی کناره کاهش یافته است. به طوریکه برای طول های 9، 12 و 15 سانتی متر به ترتیب حدود 31.7، 35.4 و 58.0 درصد میانگین عقب نشینی کناره نسبت به حالت بدون آبشکن کاهش یافته است. در این پژوهش از سه معیار, RMSE , R2 و MAE به منظور مقایسه داده های حاصل از رابطه بدست آمده و داده های آزمایشگاهی استفاده شد، که مقدار این شاخص ها به ترتیب برابر 0.924، 0.127 و 0.097 برآورد گردید.
    کلیدواژگان: آبشکن T شکل، بررسی آزمایشگاهی، طول آبشکن، فرسایش کناره
  • عباس حاجی پور، حسین بابازاده*، نجمه یزدانپناه، ابراهیم پذیرا صفحات 817-828
    محدودیت منابع آب در بخش کشاورزی، لزوم استفاده از روش‌های کم‌آبیاری و موثر را نمایان می‌سازد. از طرف دیگر، کم‌آبیاری به‌عنوان یک عامل محدود کننده، رشد گیاه را تحت تاثیر قرار می‌دهد. لذا در این پژوهش، جهت مشخص نمودن اثر کم‌آبیاری تنظیم شده و آبیاری ناقص ریشه بر عملکرد و اجزای عملکرد خیار، آزمایشی در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1396 در شهرستان جیرفت اجرا شد. در این تحقیق، پنج تیمار آبی شامل آبیاری کامل، کم‌آبیاری تنظیم شده و آبیاری ناقص ریشه در دو سطح 75 و 55 درصد آبیاری کامل مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که اعمال کم‌آبیاری سبب کاهش 9/15 تا 4/31 درصدی میزان آب مصرفی شد. بیشترین عملکرد محصول (6/257 تن در هکتار) در تیمار آبیاری کامل به‏دست آمد. عملکرد در سطح 75 درصد اعمال شده در آبیاری ناقص ریشه 9/248 تن در هکتار به‏دست آمد که اختلاف معنی‌داری با آبیاری کامل نداشت. همچنین، بیشترین بهره‌وری آب با میانگین 4/56 کیلوگرم بر متر مکعب، مربوط به سطح 75 درصد اعمال شده در آبیاری ناقص ریشه بود. این در حالی بود که عملکرد سطح 75 درصد اعمال شده در کم‌آبیاری تنظیم شده به‌رغم مصرف آب یکسان با آبیاری ناقص ریشه در همان سطح، 4/13 درصد کاهش یافت. لذا، سطح 75 درصد اعمال شده در آبیاری ناقص ریشه ضمن ممانعت از کاهش معنی‌دار عملکرد و صرفه‌جویی 25 درصدی آب، افزایش 9/12 درصدی بهره‌وری آب را نیز به‌همراه داشت که می‌توان آن را به‌عنوان تیمار برتر و راهکار مناسب برای مقابله با بحران آب و افزایش بازده آبیاری در کشت خیار گلخانه‌ای در منطقه جیرفت توصیه نمود.
    کلیدواژگان: تنش رطوبتی، جیرفت، شاخص سطح برگ، کم‌آبیاری تنظیم شده، بهره‌وری آب
  • مهشید عباس پور*، سعید عباسی صفحات 829-840

    منابع آب زیرزمینی به عنوان یکی از مهمترین منابع تامین آب، در سالیان اخیر علاوه بر مشکلات کمی دچار افت کیفی و افزایش غلظت آلاینده ها شده اند. با توجه به اهمیت و نقش کیفیت منابع آب در بهره برداری، شناخت آبخوان و عوامل تاثیرگذار در آن بسیار مهم و حایز اهمیت است. این مطالعه با هدف بررسی حرکت آلاینده ها با دیدگاه ارزیابی آسیب پذیری آبخوان در یکی از سرشاخه های زنجانرود انجام گرفته است. بر این اساس دو نوع آسیب پذیری ذاتی و ویژه در منطقه با دو روش دراستیک و HPI بررسی گردید. نتایج شاخص آسیب پذیری نشان می دهد که خاک منطقه در کاهش غلظت فلزات سنگین مورد بررسی (سرب، کروم، کبالت، روی، نیکل) تاثیرگذار بوده و در جهت جریان آب زیرزمینی میزان غلظت کاهش می یابد. نتایج آسیب پذیری در حوضه نشان داد: شاخص دراستیک بیش از 80 درصد در رتبه بندی متوسط به کم و کم قرار گرفته است و شاخص HPI حوضه با میانگین 30.3 در رتبه بندی کم خطر قرار دارد، با وجود این حوضه پتانسیل توسعه آلودگی را دارد. به منظور تعیین مسیر حرکت آلاینده ها و نقش آبرفت منطقه، از مدل عددی MODPATH جهت شبیه سازی تحت تاثیر فرآیند حرکت توده آب استفاده شد. پس از مدلسازی و واسنجی مدل MODFLOW شبیه سازی عددی منطقه برای مدت زمان سه سال انجام گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده چاه هایی که در مسیر جریان آب زیرزمینی و سطحی در مرکز حوضه قرار دارند، نسبت به چاه هایی که در اطراف بوده و از مرکز حوضه دورتر هستند طول حریم بیشتری دارند. بر اساس نتایج بدست آمده می توان از الگوهای مختلفی جهت تعدیل و کاهش میزان انتقال آلاینده ها در این حوضه و سایر حوضه های منتهی به زنجانرود استفاده کرد.

    کلیدواژگان: آسیب‌پذیری، حرکت توده آب، غلظت آلاینده، HPI، MODPATH
  • نجمه یرمی*، امیرمحمد علیمحمدی دره، امیرمحمد طحان پور بیده صفحات 841-854

    حفاظت از آب و افزایش بازده مصرف آن از ارکان اصلی کشاورزی پایدار به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک است. استفاده از خاکپوش های طبیعی سازگار با محیط زیست یک روش موثر کاهش تبخیر از سطح خاک و در نتیجه کاهش مصرف آب می باشد. در این پژوهش به منظور بررسی اثر پوشش های مختلف در شرایط شور و غیر شور بر تبخیر از سطح خاک، آزمایشی گلدانی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تیمار پوشش (:C1 خاک بدون پوشش، C2: سنگریزه، C3: کنجاله کنجد و C4: ضایعات پسته)، سه سطح شوری آب آبیاری (S1: آب شرب با شوری 0.8 dS m-1، S2: آب با شوری 6 dS m-1 و S3: آب با شوری 12 dS m-1) و سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که بیشترین کاهش تبخیر بعد از سه هفته به میزان 58% در تیمار پوشش سنگریزه و سپس کنجاله کنجد و ضایعات پسته به ترتیب به مقدار 41 و 37% نسبت به شاهد مشاهده شد. با خاکپوش سنگریزه حتی 105 روز بعد از آبیاری نیز تبخیر تجمعی 7% کمتر و رطوبت خاک حدود دو برابر بیشتر از خاک بدون پوشش بود. اگر چه اثر شوری آب آبیاری بر تبخیر از خاک معنی دار نبود اما نتایج نشان داد که رطوبت خاک در تیمارهای آب شور نسبت به تیمار غیر شور در هر نوع خاکپوش نسبت به خاک لخت حدود 1 تا 3 درصد بیشتر بود. با تعمیم نتایج کاهش تبخیر به سطح مزرعه، دور آبیاری حداقل 5 روز طولانی تر و تعداد دفعات آبیاری باغات پسته در دوره رشد، در منطقه اردکان حداقل یک بار کمتر می شود. با کاربرد پوشش سنگریزه، کنجاله کنجد و ضایعات پسته به ترتیب می توان 5/8، 6 وMm3 4/5 آب صرفه جویی نمود. این حجم صرفه جویی در راستای تعادل بخشی سفره های آب زیرزمینی معادل با خاموشی 185 چاه با دبی lit/s 20 به ترتیب به مدت 27، 19 و 17 روز در منطقه اردکان است.

    کلیدواژگان: تبخیر تجمعی، تعادل بخشی سفره زیرزمینی، دور آبیاری طولانی‌تر، خاکپوش طبیعی، شوری
  • سید نوید نبوی*، امین علیزاده، علیرضا فرید حسینی صفحات 855-866

    تعیین تغییرات ذخیره آب زیرزمینی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک موضوعی حیاتی به منظور مدیریت و برنامه ریزی منابع آب زیرزمینی می باشد. ماهواره GRACE با بهره گیری از تغییرات میدان گرانش زمین، تغییرات ذخیره آب را با قدرت تفکیک مکانی 1 درجه تولید می نماید. در این پژوهش سعی شد تا در دو پیکسل یک درجه مربعی از استان خراسان رضوی که شامل کل مساحت و یا بخش هایی از 6 آبخوان می باشند، با استفاده از داده های چهار مرکز پردازش اطلاعات ماهواره GRACE به نام های CENS، CSR، GFZ و JPL ، تغییرات سطح آب زیرزمینی ماهانه در بازه زمانی آگوست 2002 تا ژوین 2016 مورد ارزیابی قرار گیرد. بهره گیری از مقادیر موجودیت آب زمین (TWS) تولید شده از داده‎های ماهواره GRACE، به همراه داده های رطوبت خاک، آب معادل برف و آب ذخیره شده در تاج پوشش گیاهان مستخرج از مدل GLDAS، که با رزولوشن مکانی 1 درجه و به صورت ماهانه ارایه می گردند، تخمین تغییرات سطح آب زیرزمینی ماهانه را منتج می شوند. همچنین یک برآورد تغییرات ماهانه سطح آب زیرزمینی مدل GLDAS و در رزولوشن 0/25 درجه به منظور مقایسه با نتایج داده های ماهواره GRACE اخذ شد. داده های مشاهداتی که حاوی تغییرات سطح آب زیر زمینی ماهانه از چاه های پیزومتری منطقه مطالعاتی می باشند، جهت اعتبارسنجی نتایج مورد استفاده قرار گرفته شد. نتایج نشان می دهند که داده های GRACE(CENS) با 14/315 =RMSE و 645/ 12 = MAEدر واحد سانتی متر ضعیف ترین تخمین تغییرات سطح آب زیرزمینی را ارایه داده اند. در حالی که داده های GRACE(JPL)، با 5/708 RMSE = و 5/038 = MAE بهترین برآورد را نشان می دهند. لازم به بیان است که داده های مدل GLDAS با رزولوشن 25/0 درجه کهRMSE آن350 /2 سانتیمتر و MAE برابر 1/826 سانتیمتر می باشد، تخمین مناسب تری را نسبت به تمام انواع داده های GRACE ارایه نمودند. همچنین داده های GRACE(CSR) با ارایه یک روند 089 /0 – سانتیمتر در ماه، مطلوب ترین پیش بینی روند تغییرات ماهانه سطح آب زیرزمینی را نشان داد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، موجودیت آب زمین، ماهواره GRACE، مدل GLDAS
  • بیژن کمایی عباسی، سعیدرضا خداشناس*، محمد حیدرنژاد صفحات 867-880
    امروزه استفاده از سرریز کلید پیانویی یک راه حل مناسب جهت افزایش ظرفیت تخلیه نسبت به سرریزهای موجود محسوب می شود. طراحی مناسب این سرریز ها، مستلزم دقت کافی در پیش بینی ظرفیت تخلیه می باشد. در این تحقیق نوع جدیدی از سرریزهای کلید پیانویی با دماغه مثلثی با شیب ها و نسبت عرض های مختلف، مورد آزمایش قرار گرفت و برای تعیین تاثیر پارامتر هندسی نسبت عرض کلید ورودی به کلید خروجی سرریز، بر ضریب جریان، آزمایشات متعددی تحت شرایط هیدرولیکی مختلف بر روی سرریزهای سه سیکله با دماغه مثلثی انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش بار هیدرولیکی، ضریب جریان ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. همچنین با افزایش نسبت عرض کلید ورودی به کلید خروجی از 8/0 تا 25/1 و افزایش شیب از 2/19 تا 2/25 درصد، ضریب جریان در سرریزکلید پیانویی افزایش می یابد. از داده های بدست آمده از آزمایشات این تحقیق یک رابطه ریاضی برای تعیین ضریب آبگذری سرریز کلید پیانویی 3 سیکل بدست آمد. مقایسه با تحقیقات سایر محققین نشان داد که رابطه بدست آمده از این تحقیق خطای کمتری نسبت به روابط سایر محققین دارد. علاوه بر این سرریزهای کلیدپیانویی در مرحله هوادهی کامل به بالاترین حد از ضریب آبگذری می رسند که این در محدوده 2/0 ≥ ≤ Hd/P1/0 بوده است. همچنین مقدار ضریب آبگذری در کلیه مراحل در سرریزهای 2 سیکل نسبت به 3 سیکل بیشتر بوده است. بررسی نتایج نشان داد که نسبت 25/1Wi/Wo= و شیب2/25 درصد بیشترین مقدار ضریب جریان (592/0) را داشته است .
    کلیدواژگان: سرریز کلید پیانویی، ضریب شدت جریان، مدل هیدرولیکی
  • قاسم فلکی ایلخچی، حجت احمدی*، بهزاد حصاری صفحات 881-893
    حوضه زرینه رود نقش قابل توجهی در تامین آب دریاچه ارومیه، نیاز شرب و کشاورزی منطقه دارد. توسعه کشاورزی، انتقال آب این حوضه به خارج از آن و تغییراقلیم باعث کاهش جریان به داخل دریاچه ارومیه گردیده است. در این تحقیق بمنظور بررسی تاثیر همزمان تغییر اقلیم و سیاست‌گذاری‌های مدیران بر موجودیت منابع آب حوضه زرینه رود، ابتدا با استفاده از مدل AOGCM و مدل‌ ریزمقیاس‌نمایی SDSM و سناریو-های انتشار A2 و B2، داده‌های دما و بارندگی برای سال‌های 2070 تا 2084 تولید و سپس با استفاده از مدل SWAT، آورد حوضه محاسبه -گردید. نتایج حاکی از افزایش متوسط حداکثر دما به مقدار 29/6 و 27/5 درجه سانتی‌گراد و کاهش متوسط دبی سالانه ورودی به دریاچه تا 640 و 741 میلیون مترمکعب برای سناریوهای A2 و B2 بود. در مرحله بعد، مدل جامع پویای سیستم حوضه زرینه رود با در نظر گرفتن مجموعه عوامل موثر بر آن تدوین و پس از صحت‌سنجی و کالیبره مدل تاثیر پسخورها بر منابع آب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بیانگر وجود تقابلی بین بخش کشاورزی و نیاز زیست‌محیطی دریاچه ارومیه می‌باشد که افزایش تولیدات و سطوح کشاورزی باعث کاهش ورود جریان به دریاچه ارومیه خواهد گردید.
    کلیدواژگان: تغییراقلیم، مدل ریز مقیاس نمایی آماری SDSM، SWAT، سیستم داینامیک، حوضه زرینه رود
  • رسول نوری، محمدرضا خالدیان*، محمد کاوسی کلاشمی صفحات 894-904

    در ایران نزدیک به 70 درصد محصولات کشاورزی از طریق کشت آبی به-دست می آید و سهم کشت آبی از سال 1339 تا به امروز در حال افزایش می باشد. با توجه به روند رو به رشدی که در جمعیت جهان مشاهده می شود و به منظور تامین نیاز آبی سایر بخش ها، بایستی با بهبود بهره وری آب سهم آب بخش کشاورزی تعدیل گردد. در ایران متوسط بهره وری نسبت به کشورهای پیشرفته دنیا از رقم پایینی برخوردار است. در دشت اردبیل نیز با توجه به کاهش منابع آب زیرزمینی و کاهش نزولات جوی نسبت به 30 سال گذشته، ضرورت ایجاب می کند تا با بالا بردن بهره وری و کاهش مصرف آب مدیریت مناسبی اتخاذ شود. هدف پژوهش حاضر مقایسه شاخص های بهره وری مصرف آب برای محصولات عمده زراعی در دشت اردبیل است. در این مطالعه ابتدا حجم نمونه با استفاده از رابطه کوکران و رابطه بارتلت و همکاران مشخص شد، اطلاعات مورد نیاز با استفاده از پرسشنامه جمع آوری شد. ابتدا 50 پرسشنامه بین افراد متخصص در بخش کشاورزی پخش شد. پس از اطمینان از روایی و پایایی پرسشنامه تعداد 1046 پرسشنامه در بین کشاورزان دشت اردبیل توزیع شد. نتایج بهره وری آب (شاخص CPD) نشان داد که محصول سیب زمینی دارای بیشترین بهره وری به میزان 95/2 کیلوگرم بر مترمکعب و محصول کلزا دارای کمترین بهره وری به-میزان 67/0 کیلوگرم بر مترمکعب می باشد. همچنین، سیب زمینی (6093 تومان) و جو (505 تومان) به ترتیب بیشترین و کمترین سود خالص به ازای هر متر مکعب آب آبیاری را دارا می باشند. با توجه به نتایج به دست آمده پیشنهاد می شود که محصولات استراتژیک مانند گندم و کلزا کشت شوند تا مقدار واردات آن ها کاهش یابد و تمهیدات صادرات محصولاتی نظیر سیب زمینی فراهم تسهیل شود.

    کلیدواژگان: بهره‌وری آب، آب مجازی، سود خالص
  • محسن صالح زاده، محمد همتی*، مهدی یاسی، استفان لانزونی صفحات 905-917
    سرریزهای مستغرق سازه‌هایی با ارتفاع کوتاه هستند که کاملا زیر سطح آب قرار داشته و جهت کنترل جابجایی قوس‌ها، بهبود شرایط کشتیرانی، ایجاد زیستگاه آبزیان و... احداث می‌شوند. هدف این تحقیق ارزیابی الگوی فرسایش و رسوبگذاری در یک قوس 90 درجه با شعاع انحناء نسبی 3/3 با حضور سرریزهای مستغرق می‌باشد. برای رسیدن به این هدف، مجموعه‌ای از سرریزها با ارتفاع نسبی 30 و 70 درصد و شیب تاج صفر و 7 درصد در قسمت دیواره خارجی قوس احداث شدند. زاویه سرریزها 60 درجه، طول سرریزها 30 درصد عرض کانال و فاصله بین سرریزها 3 برابر طول سرریزها به صورت ثابت در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که با احداث سرریزهای با ارتفاع نسبی 70 درصد و شیب تاج صفر، بیشترین رسوبگذاری (66/56 درصد بیشتر از حالت بدون سازه) در محل حداکثر آبشستگی صورت گرفت. ماکزیمم عمق نسبی آبشستگی در سرریزهای با ارتفاع نسبی 70 درصد، در حدود 17 درصد بیشتر از مقدار آن در سرریزهای با ارتفاع نسبی 30 درصد بود. با افزایش شیب تاج برای سرریزها با ارتفاع نسبی 30 درصد، متوسط ماکزیمم عمق نسبی آبشستگی در تمامی شرایط هیدرولیکی اطراف سرریز W5 تقریبا 27 درصد کاهش پیدا کرد.
    کلیدواژگان: آبشستگی، تپه رسوبی، خط‌القعر، دیواره خارجی، دیواره داخلی
  • محمد ناظری تهرودی، یوسف رمضانی*، کارلو دی میکله، رسول میرعباسی صفحات 918-929

    بررسی تغییرات بلندمدت منابع آب در هر حوضه به عنوان سیستم پایش عمل می کند. بررسی تغییرات منابع آب، نحوه تغییرات و درصد آن در هر حوضه کمک به سزایی به بخش مدیریت منابع آب خواهد داشت. در این مطالعه ضمن معرفی سیگنال های کمبود منابع آب، به بررسی روند تغییرات این سیگنال ها با استفاده از آزمون من –کندال اصلاح شده با حذف اثرات خودهمبستگی داخلی پرداخته شده است. در این مطالعه از مقادیر سیگنال های کمبود بارش، کمبود دبی جریان و کمبود سطح آب زیرزمینی در مدت دوام های 10، 30 و 60 روزه موجود در 12 زیرحوضه در حوضه دریاچه ارومیه استفاده شده است. در مورد مقادیر بارش و دبی جریان از ایستگاه های باران سنجی و هیدرومتری و جهت انتخاب پیزومتر معرف حوضه از تیوری بی نظمی استفاده شد. نتایج بررسی تغییرات مقادیر سیگنال های کمبود نشان داد که تغییرات کلی، افزایشی می باشد که این افزایش در برخی موارد معنی دار و در برخی موارد غیر معنی دار می باشد. به طور کلی نتایج نشان داد که به طور متوسط در دوره آماری مورد بررسی، سیگنال های کمبود بارش، کمبود دبی جیران و کمبود سطح آب زیرزمینی در زیرحوضه های مورد بررسی به ترتیب 52، 35 و 23 درصد نسبت به میانگین بلندمدت افزایش یافته اند. این تغییرات برای حوضه دریاچه ارومیه بیانگر افزایش میزان خشک سالی های هواشناسی، هیدرولوژیکی و آب زیرزمینی می باشد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، بارش، خشکی، دبی جریان، کندال
  • آرش شیرمحمدی*، امیر سلطانی محمدی، سعید برومند نسب صفحات 930-941

    جذب آب گیاه در شرایط تنش آبی را می توان با برخی مدل های ریاضی، به صورت کمی، شرح داد. مدل ها ی جذب آب، در صورتی که بتوانند پیش بینی درستی از واکنش گیاه به تنش آبی ارایه دهند، ابزاری سودمند برای برنامه ریزی آبیاری و مدیریت بهینه آب در مزرعه به شمار می آیند. در کل دو گروه گسترده از رویکردهای مدل سازی جذب آب، مدل های میکروسکوپی و مدل های ماکروسکوپی هستند که مدل های میکروسکوپی جریان آب را به طرف تک ریشه و مدل های ماکروسکوپی برداشت آب توسط کل ناحیه ریشه را بررسی می کنند. هدف این پژوهش ارزیابی برخی مدل های ماکروسکوپی در شرایط تنش آبی است. به همین منظور آزمایشی با سه تیمار آبیاری I1, I2 و I3 به ترتیب معادل 100، 80 و 60 درصد نیاز آبی در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار روی گیاه ذرت تابستانه رقم (KSC-704) در شرایط اقلیمی اهواز در تابستان سال 1397 انجام گرفت و از سه تیمار بدون کشت نیز برای اندازه گیری تبخیر از سطح خاک استفاده شد. برای ارزیابی مدل های ماکروسکوپی مورد استفاده شامل فدس و همکاران (1978)، ون گنوختن (1987)، دایرکسن و همکاران (1993) و همایی و همکاران (2002) از چهار شاخص آماری ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، خطای نرمال شده (NMSE) و میانگین درصد خطای نسبی (MRE) استفاده گردید. نتایج نشان داد که برای تیمارهای I2 و I3 مدل ون گنوختن (1987) با شاخص های آماری (R2=0.58 و RMSE=0.10)، برای تیمار I2 مدل ون گنوختن (1987) با شاخص های آماری (R2=0.35 و RMSE=0.10) و برای تیمارI3 مدل ون گنوختن (1987) با شاخص های آماری (R2=0.51 و RMSE=0.10) نسبت به سایر مدل ها دیگر بهترین برازش را با داده-های اندازه گیری شده داشته اند.

    کلیدواژگان: تنش آّبی، مدل‌های کاهش جذب آب، ذرت، اهواز
  • محمد مهدی جعفری، حسن اوجاقلو*، محمد زارع صفحات 942-956

    به منظور مدیریت بهینه منابع آب زیرزمینی، ضروری است برآورد دقیقی از نوسانات سطح آب زیرزمینی انجام پذیرد که در سال های اخیر استفاده از روش های هوش مصنوعی بر پایه تیوری داده کاوی برای این منظور مورد توجه محققین قرار گرفته است. هدف از پژوهش حاضر، مقایسه عملکرد سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی (ANFIS) و روش ماشین بردارپشتیبان (SVM) در شبیه سازی نوسانات سطح آب زیرزمینی می باشد. داده های بارش و سطح ایستابی ماهانه مربوط به تعداد 25 چاهک مشاهده ای در بخشی از محدوده دشت مراغه واقع در استان آذربایجان شرقی مربوط به بازه زمانی 22 ساله (97-1375) به عنوان داده های ورودی مورد نیاز مدل ها استفاده شد. میانگین تراز سطح ایستابی در محدوده مورد مطالعه 1321 متر و میانگین بارش و دمای سالانه به ترتیب 294 میلی متر و 14 درجه سانتی گراد می باشد. مقادیر میانگین شاخص های آماری ضریب همبستگی و ریشه میانگین مربعات خطا برای مدل ANFIS به ترتیب برابر 91/0 و 38/0 متر و برای مدل SVMبه ترتیب برابر 92/0 و 40/0 متر محاسبه شد. نتایج نشان داد، اضافه شدن پارامتر بارش ماهانه به داده های ورودی، اثر قابل توجهی بر دقت مدل ANFIS نداشته است ولی در مدل SVM منجر به افزایش دقت مدل به میزان 14 درصد شد. به طور کلی می توان بیان داشت، دقت شبیه سازی هر دو مدل رضایت بخش بوده با این وجود مدل ANFIS از برتری جزیی نسبت به مدل SVM برخوردار می باشد.

    کلیدواژگان: تراز آب زیرزمینی، شبیه‌سازی، مدل‌های هوشمند
  • مرضیه خرمی، بیژن قهرمان*، کامران داوری صفحات 957-966
    روش‌های فازی به منظور شبیه‌سازی جریان آب در خاک به دلیل در نظر گرفتن عدم قطعیت و تغییرپذیری پارامترها، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. حساسیت مدل فازی در پیدا کردن تعادل بین دقت مد نظر از مدل فازی و سرعت اجرا آن می‌باشد که این امر وابسته به تعداد قواعد فازی است. هدف ما در این پژوهش بررسی تاثیر تعداد قواعد فازی بر میزان دقت مدل است. به این منظور مدل فازی برای پیش‌بینی حرکت آب در خاک غیراشباع با در نظر گرفتن مجموعه‌های فازی با تکیه‌گاه‌های مختلف و در نتیجه تعداد قواعد متفاوت ارایه شد. قوانین مدل فازی با استفاده از مجموعه‌های آموزشی بزرگ حاصل از حل معادله ریچاردز به وسیله مدل عددی HYDRUS-1D استخراج شد. نتایج نشان داد که افزایش تعداد قواعد فازی در ابتدا باعث افزایش دقت مدل به ویژه در بخش جبهه رطوبتی خاک شد (مقدار NRMSE از 3/4 به 1/3 و مقدار خطای حداکثر از 128/0 به 09/0 به ترتیب برای مدل فازی با 9 و 49 قانون، کاهش پیدا کرد)، اما با افزایش تعداد مجموعه‌های فازی ورودی و افزایش قواعد به 81 عدد، دقت مدل فازی کاهش پیدا کرد. علت کاهش کارایی مدل تداخل بیش از حد قواعد فازی است.
    کلیدواژگان: تعداد قواعد، خاک غیر اشباع، مدل فازی، معادله ریچادرز
  • الهه اکبری، علی درویشی بلورانی*، نجمه نیسانی سامانی، سعید حمزه، سعید صوفی زاده، استفانو پیگناتی صفحات 967-980

    شاخص سطح برگ (LAI)، در مطالعات هیدرولوژی، کشاورزی و مدیریت آبیاری اراضی، نقش مهمی را ایفا می کند. به منظور دستیابی به الگوریتم مناسب، با دقت و استوار یا پایدار(robust) برای تخمین توزیع مکانی-زمانی LAI با استفاده از تصاویر Sentinel-2، الگوریتم های رگرسیون بردار پشتیبان (SVR)، Kernel Ridge Regression (KRR)، (RVM) Relevance Vector Machines و رگرسیون فرآیند گوسی (GPR)، کالیبره و مورد ارزیابی قرار گرفتند. داده های این تحقیق، از مزارع ذرت علوفه ای شهرستان قلعه نو در استان تهران، در کل دوره رشد آن در تابستان 1397، از طریق اندازه گیری تخریبی و نیز عکسبرداری نیم کروی، جمع آوری شد. نتایج تحقیق با الگوریتم های متداول در این حوزه؛ جنگل تصادفی (RF) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، مقایسه گردیدند. نتایج نشان می دهد که الگوریتم GPR، نه تنها از دقت (در گروه باندی بیست متری، 913/0=R2 و 641/0=RMSE)، سرعت و پایداری بالاتری در تخمین LAI برخوردار بوده، بلکه قابلیت منحصر به فرد ایجاد نقشه پیکسل مبنای عدم اطمینان (عدم اطمینان و عدم اطمینان نسبی، به ترتیب، به مساحت 96% و 74% از کل منطقه کمتر از 7/0 و30%) را داراست. با در نظر گرفتن مقادیر R2 و RMSE، SVR دومین الگوریتم با دقت برای برآورد LAI و بعد از آن، RVM، KRR، RF و ANN، به ترتیب می باشند. مقایسه LAI تخمین زده شده و میدانی در دفعات نمونه برداری با RMSE = 0.276 و 099/0 = Bias، و سایر مزایای مطرح شده، بر کارآیی الگوریتم GPR در تخمین توزیع مکانی-زمانی LAI دلالت دارد.

    کلیدواژگان: الگوریتم کرنل مبنا، شاخص سطح برگ، عکسبرداری نیم‌کروی، مطالعه منطقه ای، نقشه پیکسل مبنا
  • فاطمه پورصالحی، ابوالفضل اکبرپور*، سید رضا هاشمی صفحات 981-992

    با توجه به افت تراز سطح ایستابی در بسیاری از آبخوان های ایران به دلیل برداشت های بی رویه از این منابع، اجرای طرح احیاء و تعادل بخشی جهت مدیریت آبخوان ها به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک حایز اهمیت است. از جمله راهکارهای مدیریتی موجود در این طرح که سبب ذخیره آب به صورت مستقیم در آبخوان ها می گردد تغذیه ی مصنوعی به روش چاه تزریق می باشد. هدف از تحقیق حاضر بررسی اثر چاه های تزریق بر تراز آبخوان آزاد دشت بیرجند در شرایط غیرماندگار با استفاده از مدل عددی MODFLOW-2000 و براساس تزریق حجم رواناب سالانه ی دشت می باشد. در این راستا ابتدا اطلاعات مربوط به مشخصات هیدرودینامیکی آبخوان شامل هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه، چاه های مشاهده ای، چاه های برداشت، تغذیه از سطح، رقوم ارتفاعی آبخوان، سنگ کف و زهکش تهیه گردید. سپس تراز سطح ایستابی آبخوان با مدل MODFLOW-2000 در نرم افزار GMS 7.1 در حالت ماندگار و در محیط اشباع در طول سال آبی90-89 شبیه سازی شد. پس از شبیه سازی، مدل ایجاد شده با روش کالیبراسیون دستی واسنجی و نتایج حاصل از حالت ماندگار به عنوان ورودی به مدل غیرماندگار وارد و سپس واسنجی شد. همچنین تحلیل حساسیت مدل نسبت به پارامترهای هدایت هیدرولیکی و ضریب آبدهی ویژه بررسی و صحت مدل در بازه ی زمانی 91-90 مورد ارزیابی قرار گرفت. در انتها سناریوی مدیریتی تغذیه ی مصنوعی با استفاده از روش چاه تزریق با در نظر گرفتن 20 چاه با دبی معادل 61/1909 مترمکعب بر روز به ازای هر چاه در مدت زمان یک سال به مدل اضافه گردید. نتایج صحت سنجی توانایی مدل در شبیه سازی تراز سطح ایستابی را در شرایط غیرماندگار نشان می دهد. همچنین شبیه سازی طرح تغذیه ی مصنوعی به روش چاه تزرق نشان داد که با اجرای این سناریو تراز سطح ایستابی در تمامی چاه های مشاهده ای به طور میانگین به میزان 77 سانتی متر افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: چاه تزریق، سطح ایستابی، طرح احیاء و تعادل‌بخشی، مدل MODFLOW-2000، نرم افزار GMS 7، 1
  • زینب عنافجه*، محمد بنایان اول، پرویز رضوانی مقدم، بهرام اندرزیان صفحات 993-1003

    با توجه به اهمیت و جایگاه ویژه گندم، شرایط بحرانی کمبود آب در نظام‏های تولید و عدم بررسی ردپای آب گندم در خوزستان، در این مطالعه ردپای آب سبز، آبی و خاکستری محصول استراتژیک گندم برآورد گردید‏. مناطق مورد مطالعه شامل: شهرهای اهواز، دزفول، شوشتر، بهبهان، ایذه و خرمشهر می‏باشند. ردپای آب کل گندم از مجموع ردپای آب سبز، آب آبی و آب خاکستری به دست آمد، سپس رابطه ردپای آب گندم با عملکرد واقعی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در بین مناطق مورد مطالعه خرمشهر به مقدار آب بیشتری (1704 متر مکعب بر تن) جهت تولید محصول نیاز دارد و پس از آن اهواز (1228 متر مکعب بر تن)، بهبهان (1160 متر مکعب بر‏ تن)، ایذه (1012 متر مکعب بر تن)، دزفول (959 متر مکعب بر تن) و شوشتر (915 متر مکعب بر تن) در رتبه‏های بعدی قرار دارند. از نظر ردپای آب سبز، ایذه برای تولید 1 تن محصول گندم، به 778 متر مکعب آب سبز نیاز دارد و پس از آن، خرمشهر در رتبه دوم با 458 متر مکعب آب سبز قرار دارد. این در حالی است که ایذه کم ترین میزان ردپای آب آبی را داراست و پهنه‏بندی استان خوزستان از نظر این جزء از ردپای آب گندم نشان می‏دهد که ردپای آب آبی در نیمه جنوبی استان بیشتر از نیمه شمالی می‏باشد. ردپای آب خاکستری نیز از روند مشابه آب آبی پیروی ‏می‏کند. چنانچه شهرستان شوشتر با بیشترین عملکرد در واحد سطح کمترین ردپای آب را دارد، و خرمشهر کمترین عملکرد گندم و بیشترین ردپای آب را در بین سایر شهرستان‏های مورد مطالعه داراست.

    کلیدواژگان: پهنه‏بندی، ردپای آب، عملکرد گندم
  • سیده فاطمه هاشمی، علی شاهنظری*، محمود رایینی، محمدرضا شهبازبگیان، یان فرانکلین صفحات 1004-1017
    بکارگیری استراتژی‏های مدیریت یکپارچه منابع آب و خاک در مدل‏های سیستم پویا مستلزم در نظر گرفتن فرایندهای فیزیکی همراه با بازخوردهای اقتصادی، اجتماعی، کشاورزی و هیدرولوژیکی می‏باشد. از همین‏رو روش مطلوب برای دستیابی به بهترین حالت از هر دو دنیای مدل، تلفیق آنهاست که بتوان تبادل داده‏ها را بین مدل‏های مختلف فراهم ‏آورده و رفتار پیچیده‏ ناشی از برهم‏کنش‏های مختلف را تحت پوشش قرار ‏داد. لذا در این تحقیق به‏منظور تخصیص منابع آب و برآورد عملکرد محصولات شبکه آبیاری و زهکشی تجن، مدل سیستم پویایی VENSIM و مدل رشد گیاهی WOFOST با استفاده از رویکرد کدنویسی توسعه و مدل تلفیقی PySD-PCSE ایجاد شد. بر همین اساس ابتدا مدل‏های VENSIM و WOFOST در بازه زمانی روزانه برای سال 1394 ساخته و کالیبره شد و با توجه به فرامین کدنویسی به زبان پایتون برگردانده شد و مرحله تلفیق دو مدل انجام پذیرفت. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که بیلان منابع آب برای تامین مصارف کشاورزی کافی نبوده و از 155 میلیون متر مکعب، تنها تقریبا 81 میلیون متر مکعب آن تامین شده است که باقی به شکل تامین نشده باقی می‏ماند،‌ به‏طوری‏که میزان کمبود سیاه‏ریشه، مرکبات، شالی، جالیز، ذرت دانه‏ای، حبوبات، دانه‏های روغنی و گندم به ترتیب 52، 25، 30، 2، 2/1، 05/0، 1 و 52/1 میلیون مترمکعب برآورد شده است که بر میزان عملکرد محصولات بسیار موثر است. همچنین با توجه به اندک بودن پتانسیل منابع آب موجود در شبکه، عملکرد محاسبه شده برای محصولاتی نظیر ذرت دانه‏ای،‌گندم و دانه‏های روغنی با عملکرد واقعی محصولات تفاوت قابل ملاحظه‏ای دارد. همچنین از آنجایی که پتانسیل منابع آب موجود شبکه آبیاری و زهکشی تجن برای تامین مصارف کشاورزی آن کافی نبوده، تامینی برای جالیز در تمام مناطق و دانه‏های روغنی، گندم، ذرت دانه‏ای و حبوبات نیز در برخی از مناطق، صورت نگرفته است. همچنین به منظور برآورد بهترین تابع عملکرد ضریب تبیین نمودارهای مختلف رسم شده مقایسه و نتایج این مقایسه نشان داد که تمامی این توابع از نوع درجه دوم و منطبق بر رابطه دورنبوس و کاسام می‏باشند.
    کلیدواژگان: تابع عملکرد، کدنویسی پایتون، بازخورد، مدل پویایی سیستم، مدل رشد گیاهی
  • زینب طالبی، خلیل اژدری*، حسین حسینی صفحات 1018-1031
    دراین تحقیق مشخصات جریان در تقاطع کانال چهار شاخه بازاویه 90 درجه با دو ورودی و خروجی با استفاده از نرم‌افزارFLOW 3D شبیه‌سازی‌شده است. تاثیر پارامترهای نسبت دبی ورودی فرعی به ورودی اصلی، عدد فرود کانال ورودی اصلی، ارتفاع سرریزها بر روی نسبت دبی خروجی کانال اصلی به ورودی اصلی و پروفیل طولی سطح آب در محل تقاطع مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند. مقایسه‌ی نتایج نشان داد مدل عددی قابلیت خوبی در شبیه‌سازی دبی جریان در کانال خروجی اصلی و فرعی دارد، به‌طوری‌که RMSE و NRMSE در کانال اصلی خروجی به ترتیب 00047/0 متر مکعب بر ثانیه و 357/3% و در کانال فرعی خروجی 000483/0 متر مکعب بر ثانیه و 834/4% بود. در یک نسبت دبی ثابت، هرچه ارتفاع سرریز خروجی کمتر باشد عدد فروددر کانال ورودی بیشتر است. همچنین مقایسه‌ی نتایج آزمایشگاهی و عددی برای پروفیل‌های سطح آب تطابق خوبی باهم نشان داد. برای یک ارتفاع سرریز ثابت با رسیدن جریان به محل تقاطع، پروفیل سطح آب در این محل کاهش یافته و با گذر از محل تقاطع و ورود جریان به داخل کانال خروجی اصلی، پروفیل جریان روند افزایشی داشت، به‌طوری که RMSE و NRMSE برای پروفیل سطح آب در کانال اصلی به ترتیب 036884/0 متر و 75/15% و در کانال فرعی به ترتیب 04891/0 متر و 996/1% بود. همچنین با افزایش نسبت دبی ورودی، نوسانات سطح آب در محل تقاطع افزایش یافت، در حالی‌که با افزایش ارتفاع سرریزها، نوسانات سطح آب در محل تقاطع کاهش یافت.
    کلیدواژگان: پارامترهای هندسی و هیدرولیکی، تقاطع چهار شاخه 90 درجه، توزیع جریان، نوسانات سطح آب، نرم افزار FLOW 3D
  • مهدی فولادی پناه*، مهدی ماجدی اصل، رضا جعفری نیا صفحات 1032-1045
    شبیه‌سازی دقیق مشخصات هندسی گودال آبشستگی ناشی از برخورد جت آب به کف حوضچه‌ی استغراق نقش مهمی در طراحی، ساخت و عملکرد سرریزها و مستهلک‌کننده‌های انرژی دارد. در این پژوهش، ارزیابی تطبیقی بین مطالعه آزمایشگاهی و عددی آبشستگی در پایین‌دست سرریز سیفونی با استفاده از الگوریتم پشتیبان بردار ماشین (SVM) با سه دانه‌بندی از مواد رسوبی و سه زاویه‌ی پرتابه‌ی باکت به ازای مقادیر مختلف دبی و عمق پایاب در یک فلوم آزمایشگاهی مستطیلی از جنس پلاکسی‌گلاس انجام شد. سه متغیر بی‌بعد که دارای استقلال خطی نسبت به هم بودند، تشکیل شدند. علاوه بر الگوریتم SVM، معادلات رگرسیون کلاسیک خطی و غیرخطی و همچنین شبکه‌ی عصبی FFBP و CPBF برای شبیه‌سازی هندسه‌ی گودال مورد استفاده قرار گرفتند و به کمک پنج شاخص آماری R، RMSE، MAE، N.S و DDR مقایسه شدند. مقایسه‌ی شاخص-های تدقیق پنجگانه نشان داد از بین مدل‌های عددی، الگوریتمSVM کارکرد بهتری نسبت به بقیه‌ی مدل‌ها مخصوصا مدل‌های رگرسیونی کلاسیک داشت. در بین تمام پارامترهای هندسی گودال آبشستگی، بالاترین و پایین‌ترین سطح عملکرد الگوریتم SVM مربوط به "L" _"S" /"h" _"t" و "L" _"6" /"h" _"t" به ترتیب با مقادیر شاخص‌های آماری پنجگانه‌ی فوق‌الذکر (9954/0، 2056/0، 987/0، 9851/0، 855/7) و (8924/0، 860/2، 230/2، 7587/0، 405/1) بودند. در نهایت مقایسه-ای بین خروجی الگوریتم SVM و معادله‌ها‌ی تجربی برای شبیه‌سازی عمق گودال فرسایشی انجام شد. نتایج نشان داد الگوریتمSVM برتری محسوس و مطلقی نسبت به معادلات تجربی ارایه شده توسط محققان دیگر دارد.
    کلیدواژگان: ارزیابی عملکرد، حوضچه‌ی استغراق، تحلیل ابعادی، الگوریتم SVM
  • مصطفی باغبانیان، قدرت الله امام وردی*، حامد قادرزاده، مرجان دامن کشیده، نارسیس امین رشتی صفحات 1046-1054

    آب به عنوان کمیاب ترین نهاده کشاورزی، افزایش بهره وری آن طی چند دهه ی اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است. بررسی ها بر اساس مقدار آب مجازی و شاخص های بهروری آب در محصولات کشاورزی، نیاز به پی ریزی روابطی است که نشان دهنده ی مقدار واقعی مصرف آن برای تولید محصولات باشد. پژوهش حاضر با استفاده از سه شاخص بهره وری فیزیکی و اقتصادی آب شامل CPD، BPD و ، NBPD مقدار آب مجازی محصولات زراعی منتخب (گندم آبی، جو آبی، نخود آبی، چغندرقند، سیب زمینی، گوجه فرنگی، خیار، یونجه و شبدر) در سال زراعی 95-1394 برای شهرستان سقز استان کردستان اندازه گیری و بررسی شده است. نتایج بررسی شاخص بهره وری فیزیکی برای محصولات چغندرقند و نخود آبی به ترتیب برابر 5/9 و 2/0 کیلوگرم بر مترمکعب و به ترتیب بالاترین و پایین ترین مقادیر را دارا می باشند. همچنین نتایج بهره وری اقتصادی و خالص بهره وری این شاخص برای محصولات سیب زمینی و گوجه فرنگی به ترتیب حدود 3900 و 395 تومان در مترمکعب و شاخص بهره وری خالص اقتصادی بالغ بر 1420 و 110- تومان بر مترمکعب، بالاترین و پایین ترین مقادیر را به خود اختصاص داده اند. از دیگر نتایج تحقیق برای مقدار آب مجازی نشان داد، محصول نخود با 2/4 مترمکعب بر کیلوگرم آب مجازی بالاترین سطح آب مجازی را به خود اختصاص داده است که پایین ترین میزان بهره وری آب مجازی نیز در این محصول می باشد. در مقابل این شاخص برای محصول چغندرقند با مقدار 10 کیلوگرم بر مترمکعب بالاترین مقدار بهره وری آب مجازی را در منطقه موردمطالعه داراست.

    کلیدواژگان: آب مجازی، بهره‌وری اقتصادی، بهره وری فیزیکی، شهرستان سقز
  • حمیدرضا مغفرتی، محمد مهدی چاری*، پیمان افراسیاب، معصومه دلبری صفحات 1055-1066

    به منظور ارزیابی آبیاری سطحی، از داده های پیشروی و پارامترهای نفوذ استفاده می گردد. معادله نفوذ فیلیپ یکی از معادلاتی است که به طور گسترده در آبیاری سطحی استفاده می شود. اولین بار، شپارد و همکاران (1993) روش یک نقطه ای را به منظور تعیین پارامترهای معادله نفوذ فیلیپ در آبیاری سطحی ارایه کردند. در سال های اخیر، روش دونقطه ای جدید به منظور تعیین پارامترهای معادله نفوذ فیلیپ ارایه شده است. در روش جدید، معادله بیلان ارایه نشده است. در نتیجه، از معادله بیلان حجمی شپارد و همکاران (1993) برای تعیین فاز پیشروی آب استفاده می گردد (روش ابراهیمیان- شپارد، 2010). در این تحقیق، معادله بیلان حجمی برای روش دونقطه ای جدید ارایه شده است. معادله بیلان حجمی ارایه شده در این تحقیق با پنج مجموعه داده آبیاری جویچه ای مستقل و شرایط ورودی متفاوت مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میانگین مقدار ریشه میانگین مربعات خطا در روش شپارد و همکاران (1993) ، ابراهیمیان- شپارد (2010) و دونقطه ای جدید به ترتیب برابر با 5/40، 3/30 و 9/10 بود. میانگین مطلق خطای پیش بینی دارای کمترین مقدار و برابر با 6/9 درصد در روش دونقطه ای جدید و بعد از آن به ترتیب روش ابراهیمیان-شپارد (2010) و شپارد و همکاران (1993) با مقادیر 5/19 و 4/20 درصد بود. مقدار ضریب تعیین نیز برای هر سه روش بیشتر از 97/0 بود. به طور کلی، می توان نتیجه گیری کرد که روش ارایه شده در این تحقیق با دقت قابل قبولی نسبت به دو روش دیگر منحنی پیشروی را پیش بینی می کند.

    کلیدواژگان: بیلان حجمی، معادله فیلیپ، منحنی پیشروی
  • حسین عرب نژاد، فرهاد میرزایی شیرکوهی اصل، حمیده نوری* صفحات 1067-1078

    شوری زدایی یکی از راه های مقابله با کمبود منابع آب در بخش کشاورزی، بخصوص در مناطقی که دارای منابع آب شور و لب شور هستند، می باشد. آبیاری چگالشی به عنوان روشی برای آبیاری با استفاده از آب بی کیفیت و انرژی خورشیدی، ترکیبی از آبیاری زیرسطحی و دستگاه تقطیر ساده خورشیدی است. در این تحقیق باهدف بررسی توان آبیاری چگالشی برای تامین نیاز آبی گیاهان، طرحی به مساحت دو مترمربع در گلخانه ایجاد شد. برای این منظور مخزنی (رطوبت ساز) به ابعاد 15×70×170 سانتیمتر ساخته شد که آب شور موجود در آن با استفاده از یک المنت گرمایشی تبخیر می شد. بخارآب هوای بالای سطح آب شور را گرم و مرطوب می کرد. این هوا به 5 عدد لوله ی منفذدار به طول دو متر که با فواصل 20 سانتیمتر در عمق 8 سانتیمتری خاک دفن بودند دمیده می شد. سپس بخارآب در داخل جدار لوله و خاک میعان کرده و آب موردنیاز گیاهان ریحان که در خاک کشت شده بودند را تامین می نمود. نتایج نشان داد که رطوبت ساز روزانه به طور متوسط 12550 میلی لیتر آب را به صورت بخارآب، وارد لوله های منفذدار نمود و از این مقدار به طور متوسط 4167 میلی لیتر در خاک و لوله به آب مایع تبدیل می شد. همچنین این سیستم با آبیاری متوسط روزانه بیش از دو میلی متر توان تامین نیاز آبی گیاه ریحان را داشت و تولید ماده تر و خشک در آبیاری چگالشی نسبت به گلدان های شاهد 32 و 63 درصد بیشتر بود.

    کلیدواژگان: آب شور، آبیاری، انرژی خورشیدی، شوری زدایی
  • مهتاب حلمی، بهرام بختیاری*، کوروش قادری صفحات 1079-1090
    این مطالعه با هدف پیش‌بینی خشکسالی هواشناسی، کاربرد مدل آماری سری زمانی SARIMA را در نمونه‌های اقلیمی مختلف ایران مورد ارزیابی قرار داده است. به این منظور از شاخص خشکسالی SPI در مقیاس 12 ماهه استفاده شد. داده های بارش طی یک دوره 20 ساله (2019-2000) در 7 ایستگاه سینوپتیک ایران واقع در نمونه‌های اقلیمی متفاوت از فراخشک تا بسیار مرطوب بکار گرفته شد. مدل سری زمانی SARIMA پس از بررسی ایستایی و فصلی بودن داده‌های بارش در محیط نرم افزار MiniTab توسعه داده شد. از دو معیار اطلاعاتی آکاییکه (AIC) و بیزین (BIC) جهت تشخیص مدل بهینه استفاده گردید. نتایج نشان داد که با توجه به روند تناوبی و فصلی متغیر بارش، استفاده از مدل SARIMA در تمامی ایستگاه‌های مطالعاتی مناسب می‌باشد. نمودارهای باقیمانده‌های بارش در ایستگاه‌های مطالعاتی بسیار نزدیک به حالت نرمال بوده و عملکرد مدل در پیش‌بینی بارش و در نتیجه خشکسالی رضایت‌بخش بود. همچنین انتظار می‌رود که در اقلیم‌ های فراخشک معتدل، نیمه خشک سردسیر و فراسرد، مدیترانه ای معتدل، مرطوب سردسیر و بسیار مرطوب نوع الف و ب به ترتیب احتمال رخداد خشکسالی شدید، خشکسالی متوسط، وضعیت نرمال و ترسالی ملایم رخ دهد.
    کلیدواژگان: دوره‌ی خشکی، سری‌زمانی فصلی، شاخص بارش استاندارد، طبقه‌بندی دومارتن
  • افشین طالب العلم، سعیدرضا خداشناس*، علی اختر پور صفحات 1091-1105
    تاثیر فرایند تر و خشک شدن متوالی بر پارامترهای مکانیکی خاک از جمله مسایل مهمی است که باید در انتخاب منبع قرضه خاک ریزدانه مورد توجه قرار گیرد و در بسیاری از سازه‌ها از جمله هسته سدهای خاکی، خاک بستر کانال های آبیاری و زیرسازی جاده ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق تاثیرات تر و خشک شدن متوالی خاک رس بر مشخصه‌های فیزیکی و مکانیکی خاک مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار گرفت. آزمایش‌های برش تک محوری، برش سه محوری، برش مستقیم، پتانسیل تورم، هدایت هیدرولیکی و آزمایش صفحات فشاری بر روی نمونه خاک رس و طی شش مرحله تر و خشک شدن متوالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که چرخه‌های تر و خشک شدن متوالی باعث بوجود آمدن تغییرات عمده‌ای در مشخصه‌های فیزیکی و مکانیکی خاک‌ها می‌شود بگونه‌ای که پس از شش چرخه تر و خشک شدن، مقاومت فشاری نمونه‌ها 32 درصد کاهش یافت. نتایج آزمایشات برش مستقیم و سه محوری نیز نشان دادند که اعمال 6 چرخه تر و خشک شدن باعث می‌شود چسبندگی خاک حدود 40 درصد کاهش پیدا کند اما تاثیر زیادی بر زاویه اصطکاک داخلی خاک ندارد. آزمایش هدایت هیدرولیکی نشان داد که نفوذپذیری خاک نیز پس از تر و خشک شدن حدود 9/1 برابر افزایش می‌یابد. با انجام آزمایش صفحات فشاری که بیانگر رابطه میان درصد رطوبت و مکش در خاک های غیر اشباع است مشخص شد که با افزایش تعداد چرخه، منحنی مشخصه آب – خاک به سمت پایین تغییرمکان پیدا می‌کند و قابلیت نگهداشت آب توسط خاک کاهش می‌یابد.
    کلیدواژگان: برش مستقیم، پتانسیل تورم، چرخه تر و خشک شدن، مقاومت سه محوری، منحنی مشخصه آب- خاک
|
  • Haleh Alamshahi, Asghar Azizian *, Luca Brocca Pages 724-739
    Flood simulation using the hydrological model requires an appropriate rainfall dataset and unfortunately, in most parts of the Iran country the spatiotemporal resolution and density of ground gauges aren’t suitable. Hence, using remotely sensed high spatiotemporal resolution datasets can be useful for filling this gap. The main objective of this research is the assessment of PERSIANN-CCs hourly rainfall dataset for simulation of flood hydrograph using HEC-HMS event-based model at the Asalem river basin (ARB), Iran. Furthermore, to better evaluation of this model, three different spatial scenarios (including lumped, Thiessen and link-lumped) at 1, 3 and 6 hour time steps are used. Findings showed that using of link-lumped scenario at 3 and 6-hour time steps for simulation of flood hydrograph leads to the best results. For example, in this case, the average values of Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) and Correlation Coefficient (CC) values for all events are about 0.58 and 0.78 (for Δt= 3 hr) and 0.56 and 0.74 (for Δt= 6 hr), respectively. Moreover, if the main purpose of modeling is the accurate estimation of peak flow, using the second spatial scenario leads to minimum error (with the relative error ranging between 0.2 and 7.6 %) at 1 and 3 hr time steps, while the third spatial scenario(link-lumped) hasn’t the required potential for simulation of peak flow. Also, combing the first spatial scenario and PERSIANN- CCs dataset is the best case for estimation of time to peak (Tp) which is very important in flood warning systems. Findings of this study indicate that in the lack of ground observations, the high spatiotemporal resolution rainfall datasets such as PERSIANN-CCs can be used for flood simulation.
    Keywords: Rainfall, Hydrology, flood, Remote-Sensing, runoff
  • Meysam Omarzehi, Halimeh Piri *, Moosa Hesam Pages 740-749
    Water is one of the most important factors limiting agricultural development in arid and semi-arid regions of the world. One of the most important issues in water management is to assess and determine the water requirement of plants. Water management, water resources and water requirements are essential for effective irrigation planning and efficient water resource management. In this way, Carla (bitter melon), which is the crop of the drug, were designed and tested in 2020 in dry climatic conditions using drained lysimeters and water balance methods. Four drainage lysimeters at the Agricultural Research Center were used for the experiment. Lysimeters of 50cm diameter and 120cm height were installed in the center of 25 × 20 m. Carla was planted in two lysimeters and in two lysimeters similar to the other reference plant (alfalfa). All planting operations were optimally performed and during the experiment it was tried to ensure that the soil moisture was not lower than the moisture content of the crop by timely irrigation so that the plant could not be subjected to moisture stress during the growing season. The experiment was conducted during a crop season from May 3 to July 27 for 88 days. Carla water requirement was determined between two consecutive irrigation intervals using soil water balance relationship. Carla water requirement was 915.15 mm during a experiment season. Also, the average coefficients of four stages of primary, developmental, intermediate and final growth in one experiment season were calculated 0.81, 0.915, 1.05, and 0.625, respectively.
    Keywords: Carla, Lysimeter, reference plant, Crop coefficient
  • Mohammadreza Heidari Tavani, Mehdi Fuladipanah * Pages 750-764
    New developed numerical models for solving hyperbolic Saint-Venant equations while having scientific and research value, play a significant role in the structural and performance management of hydraulic structures. In this paper, while developing two reverse explicit and semi-implicit numerical models based on Preissmann four points scheme, their application has been evaluated in a reach of Doab Samsami River, sub basin of Karoon. The reverse explicit has been developed based on Preissmann scheme and semi-implicit model has been developed using Preissmann scheme for distance derivatives with the Upwind scheme. Simulating of an output hydrograph using Manning roughness coefficient as setting parameter was performed with five accuracy criteria Nash-Sutcliff (NS), R-square (R2), Root mean square error and its standardized value (RMSE, NRMSE) and Developed discrepancy ratio (QDDR) for two calibration and verification periods. The amount of mentioned criteria for explicit and implicit models were calculated as (0.9352,0.9886,2.604,24.6,3.146) and (0.9843,0.9943,1.283,12.1,3.909) illustrating the reliable performance of the two models with the tangible superiority of the semi-implicit model. For more assurance of models performance, another hydrograph was simulated so that the values of NS, NRMSE and QDDR for semi-implicit and reverse explicit models were calculated (0.97,8.172,3.713) and (0.9339,12.28,2.612), respectively. These values proved the reliability and performance of the two models. The semi-implicit model had more accuracy than the explicit one in all cases. Solution stability in addition to high calculation efficiency is advantages of the semi-implicit model while leading to coupled complicated non-linear equations is its restriction.
    Keywords: Flood Routing, Discretization, Saint-Venant equations, Numerical modeling, Prissmann scheme
  • Mohammad Naderi *, Simin Alioghli, Masoud Pourgholam Amiji, Ramin Fazloula, Altin Ghojoghi Pages 765-782

    Hydrological regimes play a major role in restructuring and operating ecological processes, wetlands and river ecosystems. Hydrological regimes of rivers flowing due to the construction of significant changes in the dam cause spatial and temporal heterogeneity of river systems and degradation of natural ecosystem services and threat to biodiversity. In this regard, effective management of the river ecosystem needs to describe the parameters of the hydrological regime of the natural flow and determine the degree of changes in the two statistical periods before dam construction and altered flow regime (after dam construction). In this study using IHA software, 33 hydrological parameters as indicators of hydrological change, in five statistical groups at Molasani and Ahvaz Hydrometric stations, to evaluate changes in Karun River downstream of Gotvand Dam from 1983 to 2018 in two periods Statistical normal flow regime and modified flow regime were used. According to the results, the hydrological indices at the Molasani and Ahvaz hydrometry stations changed significantly during the changed flow regime, so that the mean discharge values significant decrease in most months. Also, the percentage of hydrological change of 23 parameters in Molasani Hydrometry Station high, and 11 other parameters were low, and in Ahwaz Hydrometry Station, 24 parameter medium to high, and 12 other their changes were low. This indicates the high degree of hydrological changes in the Karun River Basin. The results of maximum daily, weekly, monthly and quarterly flows show that the construction of the dam has a negative effect on the Karun River discharge. The results of the study on the variability of the river variability approach also showed that the appropriate range of monthly discharge values at Molasani Hydrometric Station for the first six months of the water year, provided river life goals proportional to 2231.4 to 532.3 m3/s and for the second six months of the year this range was between 345.5 to 1235.4 m3/s, while at Ahvaz Hydrometric Station, for the first six months of the year, the appropriate range of monthly discharge ranges between 272.7 to 562.8 m3/s and for the second six months of the year this range was between 314.2 to 1255.6 m3/s. Finally, up to the annual values of each hydrological index of the river after the dam construction as far as possible in equilibrium with the flow domain reported inof the range of variability approach, in order to maintain optimal ecological conditions and integrity of the Karun River ecosystem water resources management (Regulatory role of Gotvand dam on flow regime).

    Keywords: Dam construction, Hydrological Flow Regime, Monthly Average Flow, River Ecosystem Management, Water resources
  • Soroor Rezapourian Ghahfarokhi *, MohmmadMehdi Ahmadi, Koroush Qaderi, AliReza Shojaei Shahrokh Abadi Pages 783-795

    Debris flow breaker protects the downstream against the risk of these flows by water drainage and energy dissipation. It seems that structure changing in such a way that it reduces the kinetic energy of the debris, increases the efficiency of the structure. In this research, based on the dimensional analysis, some experiments were carried out in other to improve the structure performance of the stony debris flow breaker in a flume with slope adjustment capability. In these experiments, the efficiency of the debris flow breaker was studied with different barriers by changing in size, shape and arrangement under the different conditions of debris flow. Jagged and multiple barriers are selected to stop debris on the structure. Based on the results of jagged barriers, the different placements were able to increase the efficiency of debris flow breaker by up to 25%. In addition, two or three-row barriers even with their low height, have increased the structure control efficiency by 10%. Based on these results, a new and optimized structure was introduced.

    Keywords: River Engineering, Survey laboratory, debris flow, flood, Two phase flow
  • Hamid Rafiei *, Jalal Bazargan, Ali Babakhani Pages 796-806

    Baffled chutes are structures that are used to dissipate energy in chutes and water transmission and distribution structures. In the present study, baffled chutes were numerically studied using the Flow-3D numerical model. For this purpose, upon defining the boundary conditions, the validation was done using available experimental data and then, the effect of slope, chute length as well as the distance between baffles and their height on the energy dissipation rate of the baffled chutes was studied. The results showed that by increasing the distance between the baffle rows, the energy dissipation rate decreased. By increasing the height of the baffles using the design method proposed by the USBR, the energy dissipation rate slightly decreased. For similar slopes and other dimensions, by increasing the chute length by three times, the energy dissipation increased by 21.4%, and the energy dissipation rate decreased by increasing chute slope.

    Keywords: Baffled Chutes, Energy dissipation, Flow-3D
  • Pedram Esmaeli, Siamak Boudaghpour, Mohammad Rostami *, Mehdi Mirzaee Pages 807-816
    The use of spur dikes is one of the most common methods for controlling bank erosion and protecting river shores. In fact, the presence of the spur dikes causes the modification of hydraulic flow conditions as well as the reduction of water erosion power at the distance of two spur dike, that eventually causes the sedimentation and stabilization of the river banks. In this study, we investigated the effect of T-shaped spur dikes on erosion control by constructing a laboratory channel of meandering and using five spur dike. The experiments were conducted by taking three effective lengths three different froude numbers in impermeable and non-submerged conditions. The results of this study indicate that with the increase of the length of the spur dikes, the retreat rate has decreased. For the length of 9, 12 and 15 cm respectively, about 31.7, 35.4 and 58.0 percent of the mean retreat of the bank compared to the state without the spur dike decreased. In this study, three criteria R2, RMSE and MAE were used to compare the data obtained from the formula and the laboratory data, the amount of these indices were estimated 0.924, 0.127 and 0.097, respectively.
    Keywords: Bank erosion, Experimental Investigation, Length of spur dike, T-shape Spur dike
  • Abbas Hajipour, Hossein Babazadeh *, Najmeh Yazdanpanah, Ebrahim Pazira Pages 817-828
    Restrictions on water resources in agriculture highlight the need for effective and efficient irrigation methods. On the other hand, deficit irrigation as a limiting factor to affects plant growth. In order to study the effects of regulated deficit irrigation and partial root zone drying on yield and yield components of greenhouse cucumber. an experiment was conducted in Jiroft. The experiment treatments were arranged as randomized complete block design with three replications. The irrigation regimes consisted of full irrigation. regulated deficit and partial root zone drying irrigation (RDI75. RDI55). The results showed that deficit irrigation resulted in water saving at the rates of 15.9-31.4 percent. The highest yield (257.6 ton/ha) was produced by full irrigation. There was no significant difference between yield of full irrigation treatment and 75 percent water replacement in partial root zone drying. The highest water use efficiency was 56.4 kg/m3 was obtained in 75 percent water replacement in partial root zone drying. Also. despite the same water consumption of 75 percent water replacement in partial root zone drying and regulated deficit. yield was decrease 13.4 percent. Therefore. it can be concluded that 75 percent water replacement in partial root zone drying. which resulted in a non-significant decrease of yield and while resulting in a 25 percent decrease in water use and increased 12.9 percent of water use efficiency. which can be considered as a superior treatment and a suitable strategy to cope with the water crisis and increasing irrigation efficiency in greenhouse cucumber cultivation in Jiroft area. to move towards a sustainable agricultural system.
    Keywords: Drought stress, Jiroft, Leaf area index, Regulated deficit irrigation, Water productivity
  • Mahshid Abbaspour *, Saeed abbasi Pages 829-840

    Groundwater resources,as one of the most important resources of water supply, have been faced with the qualitative decline and increasing the concentration of pollutants in addition to a quantitive problems in recent years. According to the importance of the role of water supply quality in exploitation, recognizing the aquifer and factors affecting it is very important. This study was conducted to investigate the movement of pollutants with the view of assessing aquifer vulnerability in one of the branches of Zanjan River. Accordingly, two types of intrinsic and special vulnerability in the region were investigated by two methods of drastic and HPI. The results of vulnerability index show that the soil of region is effective in decreasing the concentration of heavy metals under study (lead, chromium, nickel, cobalt, zinc) and the concentration reduces in the direction of groundwater flow. The results of vulnerability index showed that the Drastic index is more than 80% in the medium to low and low ranking and the HPI index of the basin with an average of 30.3 is in the low risk, however, this basin has the potential to develop pollution. In order to determine the direction of pollution and the role of alluvial in the area MODPATH numerical model was used to simulate under the influence of the advection process in order to determine the direction of pollutants movement and the role of alluvium of the region. The numerical simulation of the region was carried out for three years after modeling and calibrating the MODFLOW model. Based on the results, the wells located along the groundwater and surface water flow path in the center of the basin have longer length compared to the wells that are around and far from the center of the basin. Based on the results, different patterns can be used such as creating barriers to modify and reduce the amount of pollutants transfer in this basin and other basins leading to Zanjan River.

    Keywords: : Advection, Contaminant concentration, HPI, MODPATH, vulnerability
  • Najmeh Yarami *, AmirMohammad AliMohammadi Dareh, AmirMohammad Tahan Poor Bideh Pages 841-854

    Water conservation and increasing water use efficiency is one of the major principles of sustainable agriculture, especially in arid and semi-arid regions. Application of natural eco-friendly mulches is an effective method for reducing soil evaporation and consequently water consumption in agriculture. In this study, the effect of different mulch types on soil evaporation was investigated under saline and non-saline conditions. A factorial pot experiment in a completely randomized design was conducted with four mulch types (C1: bare soil, C2: gravel, C3: sesame residue and C4: pistachio residue), three levels of irrigation water salinity (S1: EC=0.8 dS m-1 (fresh water), S2: EC= 6 dS m-1 and S3: EC=12 dS m-1) in three replications. Results showed that the highest evaporation reduction after 3 weeks was observed in soil with gravelly mulch (58%) followed by sesame (41%) and pistachio (37%) residue as compared to the bare soil. Soil evaporation and residual water content in gravelly covered soil were respectively 7% lower and two times higher than those ones of the bare soil even 105 days after irrigation. Although the effect of water salinity on soil evaporation was not significant, however soil moisture in saline treatments was about 1-3% higher than that of non-saline one in any type of mulch. By generalizing the results of the evaporation reduction to the field, irrigation interval become at least 5 days longer and irrigation events of the pistachio orchards in Ardakan region decrease at least one time during the growing season. The amounts of reserved water due to application of gravel, sesame and pistachio mulch were 8.5, 6 and 5.4 Mm3, respectively. In view of the aquifer balance, these amounts of saving water results in 185 wells with 20 lit/s discharge being off for 27, 19 and 17 days, respectively.

    Keywords: Cumulative evaporation, Aquifer balance, Longer irrigation interval, Natural mulch, Salinity
  • Seyed Navid Nabavi *, Amin Alizadeh, Alireza Faridhosseini Pages 855-866

    Determining groundwater storage changes, especially in arid and semiarid areas, is a vital issue for groundwater management and planning. GRACE satellite produces changes in water storage with 1 degree spatial resolution using Earth's gravity field changes. In this study, it is tried to evaluate monthly groundwater storage changes between August 2002 and June 2016 in two pixels of one square degree of Khorasan Razavi province, which cover the whole area or parts of 6 aquifers using data from four GRACE satellite information processing centers named CENS, CSR, GFZ and JPL. Utilizing amount of Terrestrial Water Storage (TWS) obtained from GRACE satellite data, with data of soil moisture, snow water equivalent and canopy water storage derived from the GLDAS model which are presented with 1 degree spatial resolution on a monthly basis lead to estimates of monthly groundwater level changes. An estimation of monthly changes in groundwater level of the GLDAS model was obtained at a 25 degrees resolution in order to compare with the results of the GRACE satellite data. Observational data containing monthly groundwater level changes from the piezometric wells of the study area were used to validate the results. The results show that data of GRACE (CENS) with (RMSE = 14.35 and MAE = 12.645) are the weakest estimation of groundwater level changes. While the GRACE (JPL) data with RMSE = 5.708 and MAE = 5.038 shows the best estimation. It should be noted that the GLDAS model data with a resolution of 0.25 degree with an RMSE of 2.350 cm and a MAE of 1.826 cm shows a more appropriate estimate than the GRACE data types. GRACE data (CSR) showed the most favorable prediction of the trend of monthly changes in groundwater level by presenting a trend of -0.089 cm / month.

    Keywords: Groundwater, Terrestrial Water Storage, GRACE Satellite, GLADS model
  • Bijan Kamaei Abbasi, Saeed Reza Khodashenas *, Mohammad Heidarnejad Pages 867-880
    Today, using piano key weirs is a proper solution to increase the discharge capacity compared to existing weirs. The appropriate design of these weirs requires sufficient precision to predict the discharge capacity. In the current study, a new type of piano key weirs with a triangular nose has been used and to determine the effects of geometric parameters of the inlet to outlet key width ratio on the flow coefficient, various experiments have been carried on three-cycle weirs with a triangular nose under hydraulic conditions. The results of the study indicated that with the increase of hydraulic charge, the flow coefficient increases firstly and then decreases. The flow coefficient also shows an increase in Piano Key weir when the ratio of input key to output key increases from 0.8 to 1.25 and from 19.2 to 25.2%.A mathematical equation has been obtained using the results of the experiment to determine the discharge coefficient of three-cycle piano key weirs. This equation has less errors than other equations found in the previous findings. Furthermore, throughout the whole process of adhesion-aeration, piano key weirs reached the highest discharge coefficient (0.1 ≥Hd/P≤ 0.2) and two-cycle weirs gave a significantly higher discharge coefficient than three-cycle weirs. The results of this study revealed that the proportion of Wi/Wo=1.25 and the slope of 25.2 percent had the highest discharge coefficient (0.592).
    Keywords: Piano key weirs, Discharge coefficient, Hydraulic Model
  • Ghasem Ghasemfalaki, Hojjat Ahmadi *, Behzad Hesari Pages 881-893
    Zarrineh Roud basin plays an important role in supplying water to Lake Urmia and the region's drinking and agricultural needs. Agricultural development, water transfer outside the basin and climate change have reduced the flow into Lake Urmia. In this study, we investigate the simultaneous impact of climate change and managers' s policies on the availability of water resources in the Zarrineh Roud basin. For this purpose, first using AOGCM model and SDSM downscaling model and considering two A2 and B2 emission scenarios, the minimum temperature, maximum and rainfall data for 2070 to 2084 are reduced and then basin's charge was calculated by using SWAT model. The results showed an average increased in water and temperature stress to 6/29 and 5/27 Centigrade degree and an average decrease in annual discharge into the lake under A2 and B2 emission scenarios. In the next step, a comprehensive dynamic system model of the zarrineh Roud basin was developed by taking into account the set of factors affecting it, and the impact of inland and out of case study basin on water resources was investigated after validation and calibration of model. The results indicate a conflict between the agricultural sector and the environmental need of Lake Urmia that increased production and agricultural levels would reduce the inflow into Lake Urmia.
    Keywords: climate change, Statistical downscaling model (SDSM), SWAT, Dynamics System, ZarinehRoud Basin
  • Rasul Nouri-Khajehbolagh, Mohammadreza Khaledian *, Mohammad Kavoosi Kalashami Pages 894-904

    In Iran, about 70% of agricultural crops are obtained through irrigation and the share of irrigation has been increasing since 1960. Given the growing trend in the world's population and to meet the water demand of other sectors, the share of water in the agricultural sector should be adjusted by improving water productivity. In Iran, the average water productivity is lower than that of the developed countries. In Ardebil plain, due to the decrease of groundwater resources and the decrease of rainfalls over the past 30 years, it is necessary to manage the water productivity and to reduce water consumption properly. The purpose of this study was to compare water productivity indices for major crops in Ardabil plain. In this study, the sample size was determined using Cochran's and Bartlett's et al. relationships, and the required information was collected by questionnaire. At first, 50 questionnaires were distributed among experts in agriculture. After assuring the validity and reliability of the questionnaire, 1046 questionnaires were distributed among the farmers in Ardabil plain. Results of water productivity (CPD index) showed that potato crop had the highest water productivity of 2.95 kg m-3 and rapeseed crop had the lowest water productivity of 0.67 kg m-3. Furthermore, potato (6093 Tomans) and barley (505 Tomans) had the highest and the lowest net profit per cubic meter of irrigation water, respectively. Based on the results, it is suggested that strategic crops such as wheat and rapeseed should be cultivated in order to reduce import level and facilitate the export mechanism for crops such as potatoes.

    Keywords: Water productivity, virtual water, Net Benefit
  • Mohsen Salehzadeh, Mohammad Hemmati *, Mehdi Yasi, Stefano Lanzoni Pages 905-917
    Bendway weirs are short-height structures that are completely submerged and are constructed to control the movement of bends, improve shipping conditions, create aquatic habitats, etc. The purpose of this study was to evaluate the pattern of erosion and sedimentation in a 90 degree bend with a relative radius of curvature 3.3 in the presence of Bendway weirs. To achieve this goal, a series of weirs with relative height 30 and 70% and crest slope of 0 and 7% were constructed on the outer wall of the bend. The angle (〖60〗^°), length (30% of channel width) and distance between weirs (3 times of weir length) were considered constant. The results show that due to the construction of weirs with relative height of 70% and flat crest slope, the maximum sedimentation (56.66% higher than the no-structure state) occurred at the maximum scour location. The maximum relative depth of scour in weirs with a relative height of 70% was about 17% higher than its value in weirs with a relative height of 30%. By increasing the crest slope for weirs with a relative height of 30%, the average maximum relative scour depth decreased by almost 27% in all hydraulic conditions around weir 5.
    Keywords: Inner wall, Outer wall, Point bar, Scour, Thalweg
  • Mohammad Nazeri Tahroudi, Yousef Ramezani *, Carlo Demichele, Rasoul Mirabbasi Pages 918-929

    Monitoring long-term changes in water resources in each basin acts as a monitoring system. Investigating changes in water resources, how they are altered and their percentage in each basin will greatly contribute to the water resources management. In this study, after introducing water deficit signatures, we investigate the changes in these signatures using modified Mann-Kendall test with eliminate the effects of internal autocorrelation. In this study, the values of precipitation, discharge and groundwater levels deficiency were measured during 10, 30 and 60 days durations in 12 sub basins in Lake Urmia Basin. Rain gauge and hydrometric stations were used for precipitation and discharge values and the entropy theory was used to select the piezometer stations. The results of changes in deficiency signatures values showed that the overall changes are incremental, which in some cases is significant and in some cases not significant. In general, the results indicated that, on average, the rainfall deficit, discharge deficit and groundwater level deficit signatures increased by 52, 35, and 23 percent, respectively, over the long-term average. These changes for Lake Urmia Basin indicate an increase in meteorological, hydrological and groundwater droughts.

    Keywords: Groundwater, Precipitation, Drought, Flow discharge, Kendall
  • Arash Shirmohammadi *, َAmir Soltani Mohammadi, Saeid Boroomand Nasab Pages 930-941

    Plant water uptake under water stress conditions can be described quantitatively by some mathematical models. Water absorption models are useful tools for irrigation planning and optimal water management if they can provide accurate predictions of plant response to water stress. In general, two broad categories of water absorption modeling approaches, models are microscopic and macroscopic models Microscopic models of water flow to the single root and macroscopic models of water harvesting by the whole root area. The purpose of this study was to evaluate some macroscopic models under water stress conditions. For this purpose, experiment with three irrigation treatments I1, I2, I3, 100, 80, 60% water requirement, respectively, in a completely randomized design with three replications on summer maize cultivar (KSC-704) in Ahvaz climatic conditions in summer 2018. also treatments without cultivation were used to measure evaporation from the soil surface. To evaluate the models used (Fedes et al. 1978, van Genuchten 1987, Dierksen et al. 1993 and Homay 1999) from four statistical indices of coefficient of explanation (R2), root mean square error (RMSE), normalized error (NMSE) and mean relative error percentage (MRE) were used. The results showed that for I2 and I3 treatments, Van Genuchten (1987) model with statistical indices (R2 = 0.58, RMSE = 0.10), for I2 treatments, Van Genuchten& Co (1987) model with Statistical analysis (R2 = 0.35 and RMSE = 0.10) and for the I3 treatment, van Genuchten's (1987) model with R2 = 0.51 and RMSE = 0.10 compared to other models had the best fit with the measured data.

    Keywords: water stress, Water absorption reduction models, Corn, Ahwaz
  • MohammadMahdi Jafari, Hassan Ojaghlou *, Mohammad Zare Pages 942-956

    In order to optimal management of groundwater resources, accurate estimate of groundwater level fluctuations is required. In recent years, the use of artificial intelligence methods based on data mining theory has increasingly attracted researchers' attention. The purpose of the present study is to compare the performance of adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and support vector machine (SVM) methods to simulate groundwater level fluctuations. A 22-year dataset (1996-2018) including hydrological parameters such as monthly precipitation (P) and groundwater level (GL) from 25 observation wells in some parts of Maragheh plain located in East Azarbaijan province were used as models input data. The average groundwater level in the study area is 1321 m and the annual precipitation and temperature was calculated 294 mm and 14 ◦C, respectively. Mean values of statistical indices of correlation coefficients and root mean square error were calculated 0.91 and 0.38 m for the ANFIS model and 0.92 and 0.40 m for the SVM model, respectively. Results showed that the addition of monthly precipitation parameter to the input data had no significant effect on the accuracy of the ANFIS model, however, the model prediction accuracy increased by 14% for the SVM model. In general, the simulation accuracy of both models was acceptable. However, it can be stated that the ANFIS model has a slight advantage over the SVM model.

    Keywords: groundwater level, Simulation, Intelligent models
  • Marziye Khorami, Kamran Davary Pages 957-966
    Fuzzy methods in simulating water flow in to the soil has attracted the attention of researchers because of the possibility of considering the uncertainty and variability of the parameters in this methods. The sensitivity of the fuzzy model is to find the balance between the accuracy of the fuzzy model and its speed of execution, which depends on the number of fuzzy rules. Therefore, our goal in this research is to investigate the effect of the number of fuzzy rules on the accuracy of the model. In order to achieve this, the fuzzy model for predicting water movement in unsaturated soil was evaluated by considering fuzzy sets with different supports and consequently different rule numbers. The rules of the fuzzy model were derived from the large training sets obtained by numerical solution of Richards equation by using HYDRUS-1D model. The results showed that increasing the number of fuzzy rules initially increased the accuracy of the model (NRMSE value decreased from 4.3 to 3.1 and maximum error value from 0.128 to 0.09 for fuzzy model with 9 and 49 rules, respectively but by increasing the number of input fuzzy sets and increasing the rules to 81, the accuracy of the fuzzy model was reduced. The reason for the reduced efficiency of the fuzzy model is rules overlap.
    Keywords: fuzzy model, Richard’s equation, Rule’s number, unsaturated soil
  • Elahe Akbari, Ali Darvishi Boloorani *, Najmeh Neysani Samany, Saeid Hamzeh, Saeid Soufizadeh, Stefano Pignatti Pages 967-980

    Leaf area index (LAI) plays an important role in hydrological, agricultural, and land irrigation management studies. In order to adopt an appropriate, accurate, and robust algorithm to estimate the spatial-temporal distribution of LAI using Sentinel-2 images, the Support Vector Regression (SVR), Kernel Ridge Regression (KRR), Relevance Vector Machines (RVM), and Gaussian Process Regression (GPR) were calibrated and investigated. The research data were collected from silage maize farms in Ghaleh-Now county in Tehran province during the whole growing season in summer 2018 through destructive measurement and hemispherical photography. Our results were compared with the conventional algorithms in this field, i.e. random forest (RF) and artificial neural network (ANN). The results revealed that the GPR algorithm not only has higher accuracy (in 20-m band group, R2=0.913 and RMSE=0.641), speed, and robustness to estimate the LAI, but also it has the unique ability to generate uncertainty pixel-based map (uncertainty and relative uncertainty were less than 0.7 and 30% by 96% and 74% of the total area, respectively). Based on R2 and RMSE, SVR is the second accurate technique for LAI estimation followed by RVM, KRR, RF and ANN, respectively. Comparison of the estimated and field LAI at sampling times with RMSE=0.276 and bias=0.099 and other superiorities indicated the efficiency of GPR algorithm to estimate the spatial-temporal distribution of LAI.

    Keywords: Kernel-based algorithm, Leaf area index, Hemispherical photography, Regional study, Pixel-based map
  • Fatemeh Poursalehi, Abolfazl Akbarpour *, Seyyed Reza Hashemi Pages 981-992

    According to the reduction of water level in many aquifers of Iran due to irregular extractions from these sources, implementation of the restoration and balancing plan for aquifer management is important particularly in arid and semi-arid regions. Artificial recharge by injection well is one of the management strategies available in this project that directly stores water in aquifers. The purpose of this study was to investigate the effect of injection wells on the unconfined aquifer of Birjand plain using MODFLOW-2000 numerical model in unsteady state conditions and based on injection of the annual runoff volume of the plain. In this regard, information about hydrodynamic characteristics of aquifer including hydraulic conductivity and specific yield, observation wells, extraction wells, aquifer surface recharge, top elevation of aquifer, bedrock and drainage was prepared then level of aquifer with The MODFLOW-2000 model was simulated in GMS 7.1 in steady state and saturated environment during 2010-2011. After simulation, the model was calibrated by manual calibration method and the results of steady state was entered as input of unsteady model and was validated in the 2011-2012 period. At the end, Artificial recharge management scenario was added to the model by injection well method with using 20 wells with discharge equal to 1909.61 m3/day for each well in one year. The validation results show the model's ability to simulate water level under unsteady conditions. Also, simulation of artificial recharge plan with injection wells showed that by applying this scenario, the level of water in all observation wells will increase on average 77 cm.

    Keywords: GMS 7.1 Software, Injection Well, MODFLOW-2000 Model, Reconstruction, Balance Production Plan, Water Table
  • Zeynab Anafjeh *, Mohammad Banayan Aval, Parviz Rezvani Moghaddam, Bahram Andarzian Pages 993-1003

    Considering the importance and special status, the critical conditions of water scarcity in production systems, and the lack of traceability of wheat water in Khuzestan, in this study, green, blue and gray water footprints of wheat product were estimated. The studied areas were Ahvaz, Dezful, Shooshtar, Behbahan, Izeh and Khorramshahr. The total water footprint of wheat was obtained from the sum of green, blue and grey water footprint. Then, the relationship between wheat water footprint and actual yield was compared. The results showed that among the study areas, Khorramshahr needed more water (1704 m3 t-1) to produce the product and thereafter, Ahvaz (1228 m3 t-1), Behbahan (1083 m3 t-1), Izeh (1012 m3 t-1), Dezful (959 m3 t-1) and Shushtar (915 m3 t-1). To produce 1 ton of wheat, Izeh needs 778 cubic meters of green water, and after that, Khorramshahr was ranked second with 458 cubic meters of green water. However, Izeh had the lowest blue water footprint, and the zoning of Khuzestan province in terms of the blue water footprint of wheat showed that the blue water footprint in the southern half of the province is more than the northern half. Grey water footprints also follow a similar blue-water trend. Whereas Shooshtar has the lowest water footprint with the highest yield, and Khorramshahr has the lowest wheat yield and the highest water footprint among the other studied cities.

    Keywords: water footprint, Wheat yield, Zoning
  • S.Fateme Hashemi, Ali Shahnazari *, Mahmoud Raeini, Mohammadreza Shahbazbegian, Jan Franklin Adamowski Pages 1004-1017
    Integrated water and land resource's strategies requires consideration of physical process in bio-physic model parallel to hydrological, agricultural, social and economic feedbacks in dynamics system. Coupling SD-based models of with physically- based models of environment is therefore a promising method for obtaining the best of both worlds to enable data exchange between different models which could cover the complex behavior caused by the various interactions. Therefore, in this study, in order to water resources allocation and performance estimation of Tajan irrigation and drainage scheme, VENSIM dynamics system model and WOFOST crop growth model were developed using scripting approach and PySD-PCSE coupling model. On this basis, the VENSIM and WOFOST models were first applied and calibrated in 2015, and were returned to Python according to coding instructions and the integration of the two models was performed. The results of the present study showed that the water resources balance was insufficient to supply agricultural demand, and from 155 million cubic meters, only approximately 81 million cubic meters were supplied that the deficiencies for fruits, citrus, rice, grain maize, cereal, oilseed and wheat are 52, 25, 30, 2, 1.2, 0.05, 1 and 1.52 MCM, respectively, which greatly impacts on crop yield. Also, according to the poor potential of water resources in the Tajan scheme, the calculated yield for crops such as corn, wheat and oilseeds is significantly different from the actual yield of crops. On the other hand, since the potential water resources of the Tajan irrigation and drainage scheme are insufficient to provide for agricultural demands, no supplies have been made for pulse in all areas and for oilseeds, wheat, corn and beans in some areas. Also, in order to estimate the best yield function of the coefficient of explanation of the different plotted graphs, the results of this comparison showed that all of these functions are of polynomial type and are consistent with the Dornbus-Kasam relation.
    Keywords: Yield Function, Python scripting, feedback, dynamic system model, crop growth model
  • Zinab Talebi, Khalil Azhdary *, Seyyed Hossein Hosseini Pages 1018-1031
    In this study, flow characteristics in 90 degree four-branch open channel junction with two inlets and two outlets simulated using FLOW 3D. Effect of parameters such as ratio of lateral to main inlet discharge, height of weirs on ratio of main outlet discharge to inlet discharge and water surface profile in junction were investigated and were compared with experimental results. Compression of experimental and numerical results showed good agreement, in simulation outlet discharge, so that RMSE and NRMSE in main outlet channel obtained 0.00047 m3/s and %3.357, in lateral outlet channel obtained 0.00488 m3/s and %4.834, respectively. For a constant discharge ratio, a decrease in height of outlet weirs, led to higher Froude number. Also comparison of experimental and numerical results for water surface profile showed good agreement, Too. In a constant height of weirs, when flow approaching the junction water surface profile decreased, and as crossing the junction, water surface profile showed increasing trendency, so that RMSE and NRMSE for water surface profile in main channel were obtained 0.036884 m and %15.75 and in lateral channel obtained 0.04891 m and 1.996%, respectively. An increase in inlet discharge ratio led to more water surface fluctuation in junction whereas height of weir decreased water surface fluctuations
    Keywords: 90 degree Four-branch junction, FLOW 3D software, Flow distribution, Geometric, hydraulic parameters, Water surface fluctuations
  • Mehdi Fuladipanah *, Mehdi Majedi Asl, Reza Jafarinia Pages 1032-1045
    Accurate simulation of scour hole’s geometric specifications, created due to flow jet collision to plunge pool bed, has a significant role in the design, construction and performance of weirs and energy dissipater structures. In this research, a comparative evaluation was done between experimental and numerical study of scour phenomena downstream of a siphon spillway using SVM algorithm with three sediment particles and three buckets angles for different magnitudes of flow discharge and tail water depths in a rectangular flume made from plexiglas. Three linear-independent dimensionless parameters were formed. Classic linear and non-linear regression model and FFBP and CFBP neural networks were applied more over the SVM algorithm to simulate the scour hole dimensions and were compared using five statistical indices as R, RMSE, MAE, N.S and DDR. A comparison of the quintuple accuracy indices showed that SVM algorithm had better performance than to the other models, especially classic regression ones. Among all parameters, SVM algorithm had acceptable prediction with higher and lower level of accuracy for "L" _"S" /"h" _"t" and "L" _"6" /"h" _"t" by quintuple above mentioned indices as (0.9954, 0.2056, 0.987,0.9851,7.855) and (0.8924,2.860,2.23,0.7587,1.405), respectively. Finally, a comparison was done among SVM algorithm and empirical predictors of scour hole depth. Comparison of accuracy indices showed that the SVM had a tangible and absolute advantage over empirical equations presented by other researchers.
    Keywords: Performance Assessment, Plunge Pool, Dimensional Analysis, SVM algorithm
  • Mostafa Baghbanyan, Ghodratollah Emamverdi *, Hamed Ghaderzadeh, Marjan Damankeshideh, Narciss Aminrashti Pages 1046-1054

    As the rarest agricultural input, water has increased its productivity over the last few decades. Surveys based on the amount of virtual water and water productivity indicators in agricultural crops, we need to examine the relationships that indicate the actual amount of water consumption for crop production. The present study, virtual water content of selected crops (Wheat, Barley, Chickpea, Sugar beet, Potato, Tomato, Cucumber, Alfalfa and Clover) examined in Saqqez city of Kurdistan province using three indices of physical and economic productivity of water including CPD, BPD and NBPD in the year 2015-16. The results of CPD index for Sugar beet and chickpea products were 9.5 and 0.2 kg / m3 with the highest and lowest values, respectively. Also, the results of BPD, and NBPD for Potato and Tomato products were about 3900 and 395 Toman per cubic meter respectively, and the NBPD index of 1420 and -110 Toman per cubic meter had the highest and the lowest values respectively. Other results of the research on the amount of virtual water showed that the chickpea product with 4.2 m3 / kg virtual water had the highest level of virtual water, which is also the lowest virtual water productivity in this product. In contrast, the index for sugar beet at 10 kg / m3 has the highest amount of virtual water productivity in the study area

    Keywords: Economic productivity, Physical productivity, Saqqez city, virtual water
  • HamidReza Maghferati, MohammadMahdi Chari *, Peyman Afrasiab, Masomeh Delbari Pages 1055-1066

    Advance data and infiltration parameters are used to evaluate surface irrigation. Philip infiltration equation is one of the most widely used equations in surface irrigation. For the first time, Shepard et al. (1993) presented a one-point method to determine the parameters of the Philip infiltration equation in surface irrigation. In recent years, a new two-point method has been proposed to determine the parameters of Philip infiltration equation. In the new method, the volume balance equation is not presented. As a result, the Shepard et al. (1993) volume balance equation is used to determine the advance phase (Ebrahimian-Sheppard method). In this study, the volume balance equation for the new two-point method is presented. The volume balance equation presented in this study was evaluated with five independent furrow irrigation data sets and different input conditions. Results showed that mean value of root mean square error in Shepard et al. (1993), Ebrahimian-Shepard (2010) method and new two points were 40.5, 30.3 and 10.9, respectively. The absolute mean error of prediction had the lowest equilibrium of 9.6% in the new two-point method followed by the Ebrahimian-Sheppard (2010) and Sheppard et al. (1993) methods with 19.5 and 20.4%, respectively. The coefficient of determination for all three methods was more than 0.97. In general, it can be concluded that the method presented in this study predicts the advance curve with higher accuracy compared to the other two methods.

    Keywords: Volume balance equation, Philip equation, Advance curve
  • Hossein Arabnejad, Farhad Mirzaei, Hamideh Noory * Pages 1067-1078

    Desalination is one of the ways to cope with water scarcity in agriculture sector, especially in areas with saline water. The condensation irrigation as a method for irrigating with saline water and solar energy, is a combination of subsurface irrigation and simple solar distillation. In this study, a condensation irrigation with area of two square meters was developed in a greenhouse, in order to study the feasibility for meeting plant water requirement, so a humidifier with dimensions of 170×70×15 cm was made in which saline water was evaporated using a heating element. The vapor humidified the air above the salty water surface and warmed it. The air was blown into 5 two-meter-long perforated pipes buried with 20 cm intervals at deep of 8 cm. The water vapor then condensed inside the pipe wall and soil, providing the required water for the basil plants grown in the soil. The results showed that daily average of humidifier insertion into the perforated pipes was 12550 ml of water, of which 4167 ml were converted into liquid water in the soil and tubes. Also, this system with average daily irrigation of more than two millimeters was able to meet basil water requirement and production of wet and dry matter in this system was 32% and 63% more than control pots.

    Keywords: Desalination, irrigation, Salty water, Solar energy
  • Mahtab Helmi, Bahram Bakhtiari *, Koroush Qaderi Pages 1079-1090
    The purpose of this study was to evaluate the application of SARIMA time series statistical model in different climatic samples of Iran in order to forecast meteorological drought. To this end, the standardized precipitation index (SPI) was used on a 12-month scale. Precipitation data were used over a 20-year period (2000–2019) at 7 synoptic meteorological stations of Iran located in climatic samples classified from extra-arid to per-humid. The SARIMA time series model was developed after checking the stationary and seasonality of precipitation data in the MiniTab software. Akaike and Bayesian Information Criteria (AIC & BIC) were used to identify the optimal model. The results showed that due to the periodic and seasonal trend of precipitation, the use of SARIMA model is appropriate in all the studied stations. The precipitation residuals in the study stations were very close to normal and the model performance was satisfactory in forecasting precipitation and consequently drought. It is also expected that in the extra-arid moderate climates, arid and semi-arid (very cold and cold) climates, Mediterranean moderate climates, humid cold climates, and per-humid types A and B climates, the probability of severe drought, moderate drought, near-normal and moderately wet will occur, respectively.
    Keywords: Dryness period, Domarton classification, Seasonal time series, Standardized precipitation index
  • Afshin Talebolelm, Saeed Reza Khodashenas *, Ali Akhtarpour Pages 1091-1105
    Impact of frequent wetting and drying cycles process on soil mechanical parameters is important issue that should be considered in selecting the borrow area of fine-grained soil in many structures such as earth dams’ core, irrigation canal bed soil and road subbase. In this study, the effects of sequential wetting and drying cycles on physical and mechanical properties of clay soil is investigated. The uniaxial shear, triaxial shear, direct shear, swelling potential, hydraulic conductivity, and pressure plates tests were conducted on clay samples during wetting and drying cycles. The results showed that the wetting and drying cycles resulted in significant changes in the physical and mechanical properties of the soils and the compressive strength of the samples decreased by 32% after six wetting and drying cycles. The results of direct and triaxial shear tests also showed that application of 6 wetting and drying cycles reduced soil cohesion by about 40% but had no significant effect on the internal friction angle of the soil. Hydraulic conductivity tests showed that soil permeability increased about 19 times after wetting and drying. The pressure plates test, which shows the relationship between moisture content and suction in unsaturated soils (SWCC), revealed that as the number of cycles increased, the soil-water characteristic curve shifted downward and soil water retention capacity decreased.
    Keywords: Cycle wetting, drying, Permeability, Compressive strength, Soil Water Characteristic Curve