فهرست مطالب

آبیاری و زهکشی ایران - سال چهاردهم شماره 4 (مهر و آبان 1399)

مجله آبیاری و زهکشی ایران
سال چهاردهم شماره 4 (مهر و آبان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/09/02
  • تعداد عناوین: 30
|
  • غزاله کواکبی، محمد موسوی بایگی*، امین علیزاده، ابوالفضل مساعدی، مهدی جباری نوقابی صفحات 1107-1120

    خشکسالی یکی از پدیده های طبیعی و مکرر اقلیمی است که اثرات متنوعی بر بخشهای مختلف اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی ایجاد کرده است. خشکسالی به تنهایی یک چالش محسوب نمی شود بلکه بسته به میزان درجه آسیب پذیری و تاثیری که بر بخش های مختلف، شامل عوامل اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی ایجاد می کند، آغاز کننده یک بحران است. از این رو در این مطالعه سعی شده است تا با استفاده از تعریف ریسک طبیعی، میزان ریسک خشکسالی برای دوره پایه محاسبه و با استفاده از روش های مختلف، بهترین مدل برای پیش نگری میزان آن، برای دوره های آتی تحت تاثیر اقلیم، براورد شود. براین اساس با استفاده از دو شاخص خشکسالی هواشناسی SPEI و eRDI میزان مخاطره خشکسالی برای سال های 2015-1983 محاسبه شد. سپس با استفاده از پرسش نامه، میزان درجه آسیب پذیری برای منطقه افین، تعیین گردید. پس از براورد میزان ریسک در این دوره زمانی، با کمک تکنیک آماری زنجیره مارکوف، خصوصیات ریسک خشکسالی منطقه بدست آمد. با استفاده از چهارروش مدل سازی، بهترین مدل پیش نگری میزان ریسک خشکسالی مشخص و با استفاده از مقادیر متغیرهای هواشناسی مورد مطالعه بدست آمده از سه مدل اقلیمی پروژه CORDEX، مقدار ریسک خشکسالی برای سال های 2100-2020 پیش نگری گردید. نتایج این مطالعه، کاهش میزان ریسک برای سال های 2046-2020 و افزایش آن برای سال های 2100-2047 را براساس دو سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 در مقایسه با دوره زمانی 2015-1983 نشان داد.

    کلیدواژگان: ریسک طبیعی، ریسک خشکسالی، پرسش نامه، تغییر اقلیم، CORDEX
  • فرزین پرچمی عراقی*، فاطمه سمیع پور، عدنان صادقی لاری صفحات 1121-1136

    با وجود قابلیت بالای مدل های زراعی- هیدرولوژیکی مزرعه مقیاس در شبیه سازی اندرکنش رشد گیاه با انتقال آب و املاح در سیستم های زراعی، کاربرد آن ها در شرایط واقعی مزارع وسیع کشت نیشکر استان خوزستان به دلیل ناهمگنی مکانی برنامه ریزی آبیاری در سطح مزارع، تعدد پارامترهای مجهول مدل، دشواری مشخص سازی شرایط اولیه و مرزی و نیز نیاز مبرم به داده های واسنجی متعدد با چالش های عدیده ای مواجه است. هدف از این پژوهش، عملی ساختن کاربرد مدل سازی زراعی- هیدرولوژیکی در شرایط واقعی بهره برداری از مزارع وسیع مجهز به سیستم (های) زهکش سطحی/زیرزمینی است. به این منظور، از طریق کاربرد نسخه تصحیح شده ای از مدل SWAP و گونه یکپارچه سازی شده الگوریتم بهینه سازی رفتار جمعی اجزا (UPSO)، یک طرح مدل سازی زراعی- هیدورولوژیکی ریچاردزبنیان به شیوه توزیعی با قابلیت واسنجی زیرروزانه توسعه یافت. مدل توسعه یافته در یکی از مزارع کشت و صنعت نیشکر امام خمینی (ره) (شعیبیه) با زهکشی زیرزمینی و کشت نیشکر (رقم CP48-103) طی بازه زمانی 28/4/1389 تا 20/9/1390 (به مدت 481 روز) مورد کاربرد قرار گرفت. نتایج حاکی از عملکرد قابل قبول مدل در شبیه سازی رطوبت خاک، عمق سطح ایستابی و جریان زه آب خروجی (با آماره ضریب راندمان، EF، مدل به ترتیب، برابر با 901/0، 827/0 و 877/0 طی مرحله واسنجی و آماره EF به ترتیب، برابر با 514/0، 798/0 و 672/0 طی مرحله صحت سنجی)، شبیه سازی نیم رخ غلظت املاح آب خاک و شوری زه آب خروجی از سیستم زهکش زیرزمینی)با آماره ریشه میانگین خطای نرمال شده، NRMSE، به ترتیب، برابر با 039/0 و 096/0 در مرحله واسنجی و آماره NRMSE به ترتیب، برابر با 154/0 و 046/0 طی مرحله صحت سنجی) و شبیه سازی شاخص سطح برگ، عملکرد نی و عملکرد ساکارز (با آماره EF به ترتیب، برابر با 995/0، 999/0 و 972/0 در مرحله واسنجی) بود.

    کلیدواژگان: بهینه سازی رفتار جمعی اجزای یکپارچه، مدل سازی معکوس، نیشکر، هیدرولوژی محیط غیراشباع
  • سید مهدی ثاقبیان* صفحات 1137-1151

    پیش بینی دبی رودخانه ها یکی از موارد مهم در برنامه ریزی و مدیریت منابع آبی می باشد. در این تحقیق از روش های پیش پردازش و پس پردازش سری زمانی به همراه روش های مبتنی بر کرنل ماشین بردار پشتیبان (SVM)و رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR) جهت تخمین دبی جریان یدو رودخانه طبیعی در ایالات متحده با دو ایستگاه هیدرومتری متوالی استفاده شده است. رودخانه اول شامل تقریبا 2 سال داده بوده و در رودخانه دوم از 4 سال داده روزانه دبی استفاده شده است. مدل های متفاوتی بر اساس مشخصات هیدرولیکی جریان تعریف گردید و کارایی روش های تلفیقی پیش پردازش و پس پردازش در دو حالت درون ایستگاهی و بین ایستگاهی بررسی شد. جهت پیش پردازش داده ها ابتدا از روش تبدیل موجک گسسته (DWT) استفاده شد. سپس زیر سری های با فرکانس بالا انتخاب شده و با روش تجزیه مد تجربی یکپارچه (EEMD) دوباره تجزیه گردیدند. در نهایت زیر سری های با انرژی بالا به عنوان ورودی مدل های مبتنی بر کرنل استفاده شدند. برای پس پردازش داده ها نیز از مدل میانگین عصبی غیرخطی (NNA) استفاده شد. نتایج حاصل از تحلیل مدل های تعریف شده، دقت بالای روش های تلفیقی به کار رفته در تحقیق را در تخمین دبی جریان به خوبی نشان داد. بطوریکه در هر دو ایستگاه ، درصد خطا با استفاده از روش های تلفیقی پیش پردازش و پس پردازش نسبت به روش های هوشمند مبتنی بر کرنل تقریبا به میزان 20 تا 25 درصد کاهش یافت. مشاهده شد که در حالت بررسی دبی رودخانه بر اساس داده های خود ایستگاه مقدار خطای RMSE مدل تقریبا از 3/0 به 26/0 و در حالت استفاده از داده های ایستگاه قبلی از مقدار 44/0 به 33/0 کاهش یافت. با توجه به قابلیت و دقت بالای روش های پیش پردازش استفاده شده در این تحقیق، مطالعات مشابه در دیگر رودخانه های کشور توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: پس پردازش، تجزیه مد تجربی یکپارچه، دبی رودخانه، موجک
  • هادی نوروزی*، جلال بازرگان صفحات 1152-1163

    تحلیل جریان ماندگار درون مصالح سنگریزه ای با استفاده از دو روش تیوری جریان های متغیر تدریجی که جریان را به صورت یک بعدی تحلیل می کند و حل معادله پارکین که جریان را به صورت دو بعدی تحلیل می نماید، انجام می شود. محاسبه گرادیان هیدرولیکی (i) در هر دو روش اهمیت بالایی دارد. اغلب پژوهش های انجام شده در این زمینه در محیط های سنگریزه ای همگن انجام شده و بررسی های محدودی در زمینه جریان در محیط های سنگریزه ای غیر همگن صورت گرفته است. در این تحقیق، از نتایج آزمایش های موجود در محیط سنگریزه ای همگن و غیر همگن افقی که سه لایه مصالح با اندازه ذرات درشت، متوسط و ریزدانه بر روی هم قرار گرفته اند، استفاده شده است. در داده های آزمایشگاهی استفاده شده در پژوهش حاضر، تغییرات گرادیان هیدرولیکی نسبت به سرعت جریان در هر یک از سه لایه همگن، به صورت جداگانه و متفاوت در دسترس بوده و هم چنین تغییرات مذکور در محیط غیر همگن افقی متشکل از سه لایه نیز به صورت جداگانه در دسترس بوده است. با توجه به اینکه جهت تشکیل محیط غیر همگن افقی، لایه های همگن درشت، متوسط و ریز به ترتیب بر روی یکدیگر قرار گرفته اند، در راهکار ارایه شده در پژوهش حاضر نیز داده های جریان ماندگار محیط همگن با همان ترتیب در الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) جهت بهینه یابی ضرایب رابطه دوجمله ای (a, b) و به تبع آن محاسبه گرادیان هیدرولیکی قرار داده شده اند. به عبارت دیگر، در پژوهش حاضر مقادیر مربوط به ضرایب a, b معادل در محیط سنگریزه ای غیر همگن افقی با توجه به نحوه قرارگیری لایه های همگن بر روی یکدیگر و فقط با استفاده از داده های جریان ماندگار در محیط همگن (درشت دانه، متوسط و ریز دانه) بهینه یابی شده و نتایج بیانگر آن است که، اختلاف میانگین خطای نسبی (MRE) راهکار ارایه شده در پژوهش حاضر نسبت به شرایطی که از داده های جریان در محیط غیر همگن افقی به طور مستقیم جهت محاسبه ضرایب a, b و به تبع آن گرادیان هیدرولیکی استفاده شود، برابر با 38/1 درصد می باشد.

    کلیدواژگان: الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO)، جریان ماندگار، گرادیان هیدرولیکی، مصالح زهکشی غیر همگن افقی
  • محمدهادی موحدنژاد*، سید ایمان ساعدی صفحات 1164-1174
    توسعه سامانه های آبیاری هوشمند با هدف تامین به هنگام و به میزان مورد نیاز آب گیاه یک راهبرد مهم برای افزایش کمیت و کیفیت محصولات کشاورزی با حداقل مصرف آب می باشد. از طرفی تعیین میزان آب مورد نیاز گیاه تا حد زیادی به برآورد دقیق تبخیر-تعرق در پوشش گیاهی وابسته است. در این تحقیق از مدل شبکه عصبی برای برآورد تبخیر-تعرق در یک سیستم کشت دوار هیدروپونیک کاهو در فضای بسته استفاده شد. مدت زمان کشت 30 روز و بازه های زمانی داده برداری 10 دقیقه بود. تبخیر-تعرق واقعی گیاه کاهو در سیستم کشت هیدروپونیک مذکور در راستای طراحی سامانه آبیاری به کمک مدل منطق فازی برآورد گردید و با توجه به نتایج مطلوب حاصل از ارزیابی محصول کاشته شده و آب مصرفی، کارایی آن به اثبات رسید. لذا از آن به عنوان معیاری برای اعتبارسنجی مدل شبکه عصبی این پژوهش استفاده شد. تعداد داده برای مدل شبکه عصبی حدود 4500 بوده که به طور تصادفی به سه قسمت، 70درصد(آموزش)، 15درصد(ارزیابی) و 15درصد (آزمون) تقسیم گردید. به منظور یافتن مناسب ترین معماری شبکه عصبی، ساختارهای مختلفی ارزیابی شد. بهترین نتیجه در الگوریتم BR با سه لایه پنهان و توپولوژی 10-10-8 و نیز تابع انتقال tansig در تمامی لایه ها، به دست آمد. برای این ساختار، خطا مطلق و ضریب تعیین به ترتیب0.43 و 99.98 درصد تعیین گردید. همچنین در شبکه یک لایه با توجه به سادگی، الگوریتم BR با یک لایه پنهان با تعداد 8 نرون و تابع انتقال logsig در لایه پنهان و تابع tansig در لایه خروجی به عنوان بهترین مدل انتخاب شد. خطا مطلق و ضریب تعیین این ترکیب به ترتیب 0.79 98.84 درصد به دست آمد. با توجه آنالیز حساسیت،رطوبت و دما به ترتیب به عنوان مهمترین پارامترهای موثر در پیش بینی تبخیر-تعرق حاصل شدند.
    کلیدواژگان: تبخیر-تعرق، شبکه عصبی، کاهو، کشت هیدروپونیک، منطق فازی
  • منصور ترکمن سرابی*، سید حسین رجائی، حمیدرضا گلکار حمزه یی یزد صفحات 1175-1186
    چکیده در این مقاله موضوع تلفات انرژی در سرریزهای پلکانی گابیونی و اثر اندازه دانه بندی مصالح سنگی بر آن مورد بررسی قرار گرفته است. مدل های آزمایشگاهی سرریزهای به کار رفته با مقیاس 1:5 برای حالت 2 و 3 پله به ترتیب دارای ارتفاع 40 و 60 سانتی متری ساخته شد. مصالح سنگی به صورت سنگ های گردگوشه از منابع قرضه بر اساس مقیاس مدل با اندازه های 4، 6 و 8 سانتی متر معادل اندازه متعارف سنگ های بکار رفته در سازه های گابیونی تهیه شد. مدل ها در فلوم هیدرولیکی به عرض 50 سانتی متر با ظرفیت دبی تا 65 لیتر بر ثانیه نصب گردید. نتایج تحقیق نشان داد، بازده انرژی در دانه بندی با قطر 4 سانتی متر بیشتر از سایر موارد است. همچنین با افزایش تعداد پله از 2 به 3 پله در سرریزهای گابیونی، راندمان تلفات انرژی افزایش می یابد. در کلیه موارد با افزایش دبی عبوری بازده تلفات انرژی در این سرریزها کاهش می یابد. ساخت سریزهای پلکانی گابیونی حداکثر تا 3 پله باعث افزایش راندمان تلفات انرژی در محیط آزمایشگاه و به تبع آن در طبیعت خواهد شد.
    کلیدواژگان: سرریز پلکانی گابیونی، طراحی هیدرولیکی، دانه بندی، تلفات انرژی
  • امیرمحمد رخ شاد*، حسین خزیمه نژاد صفحات 1187-1198

    آب های زیرزمینی یک منبع با اهمیت به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک به شمار می آید. بنابراین، مطالعه و پیش بینی تغییرات کیفی آب جهت جلوگیری از کاهش کیفیت آن در آینده ضروری می باشد. در این مطالعه از دو پارامتر کیفی هدایت الکتریکی(EC) و نسبت جذب سدیم (SAR) برداشت شده از 18 چاه آب زیرزمینی در استان چهارمحال و بختیاری در طی سال های 1370 تا 1395 استفاده شده است. ابتدا نقشه پهنه بندی اولیه از پارامترهای مد نظر در ابتدا و انتهای بازه زمانی داده ها ترسیم و پس از انتخاب مدل مناسب برای هر پارامتر در هر چاه، مدل سازی انجام و نقشه کیفیت آب زیرزمینی در سال 1400 ایجاد شد تا تغییرات صورت گرفته شده بین این سال ها مورد مطالعه قرار گیرد. در نهایت، میزان کیفیت آب زیرزمینی براساس دسته بندی ویلکاکس تعیین گردید. بر اساس نتایج، مدل های ARIMA انتخاب شده دارای عملکرد مناسب و قابل قبولی می باشند. همچنین طبق نتایج، میانگین میزان پیش بینی شده SAR در تمامی چاه ها در سال 1400 نسبت به سال 1395 کاهش خواهد یافت، در حالی که میانگین EC در تمامی چاه ها رو به افزایش است. بنابراین با توجه به این پارامترهای کیفی، اکثریت منطقه در کلاس C2S1 و C3S1 قرار خواهند گرفت که آبی شور و مضر برای کشاورزی خواهد بود.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، آریما، پارامترهای کیفی، سری زمانی
  • فهیمه محمدزاده، مهدی قیصری*، حمیدرضا عشقی زاده صفحات 1199-1210
    با توجه به پتانسیل سامانه های نوین آبیاری انجام آبیاری هوشمندانه یا به عبارتی تعیین زمان، مکان و مقدار آب با هدف حداکثر نمودن کارایی مصرف آب در شرایط کمبود آب اهمیت دارد. این پژوهش به منظور بررسی اثر سطوح مختلف آستانه مکش خاک قبل از آبیاری و تناوب کشت بر عملکرد و کارایی مصرف آب ذرت سینگل کراس 606 در خاک لومی تحت سیستم آبیاری قطره ای-نواری انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل یک تیمار آبیاری بر اساس رویه مرسوم محاسبه تبخیر-تعرق (W1)، دو حد آستانه مکش خاک 40 کیلوپاسکال (W2) و 20 کیلوپاسکال (W3) برای تعیین زمان آبیاری، و دو سطح نیتروژن اولیه خاک تناوب گندم -ذرت (Nseq) و آیش-ذرت (Nfal) بودند. شاخص عملکرد زیتوده و شاخص سطح برگ در طی دوره رشد و عملکرد دانه اندازه گیری شدند. بیشترین عملکرد زیتوده و دانه خشک و حداکثر شاخص سطح برگ در تیمار NfalW3 به ترتیب برابر 25 تن در هکتار، 6/12 تن بر هکتار و 3/5 مترمربع بر مترمربع مشاهده شد. اختلاف کارایی مصرف آب و کارایی مصرف آب آبیاری در سطح آبیاری W3 کمترین مقدار بود که نشان دهنده اعمال آبیاری دقیق بر اساس نیاز آبی گیاه و کاهش تلفات تبخیر و نفوذ عمقی است.
    کلیدواژگان: بهره وری مصرف آب، مدیریت آب، مکش ماتریک، ذرت سینگل کراس 606
  • ابوالفضل ناصری* صفحات 1211-1226
    با توجه به شرایط موجود و چشم انداز وضعیت دریاچه ارومیه، آینده پژوهی متغیرهای برنامه ریزی و مدیریت آبیاری از جمله تبخیر و تعرق گیاهان زراعی و باغی به منظور اصلاح الگوی کشت در شرق این دریاچه از اولویت های پژوهش کشاورزی است. در این پژوهش، سری زمانی نیازآبی گندم در شانزده منطقه استان آذربایجان شرقی واقع در شرق دریاچه ارومیه با استفاده از روش پنمن مانتیث فایو 56 و ضرایب گیاهی منطقه ای تعیین گردید. طول دوره تحلیل 80 سال زراعی از سال 31-1330 تا 97-1396 بود که داده های 50 سال (از سال زراعی 31-1330 تا 80-1379) برای الگوبندی، از داده های 17 سال (از سال 81-1380 تا 97-1396) برای آزمون و از داده های 13 سال آینده (از سال 98-1397 تا 1410-1409) برای آینده پژوهی استفاده گردید. مناسب ترین الگوی سری زمانی از بین هیجده الگوی ممکن برای نیازآبی گندم در مناطق با اقلیم سرد ازجمله آذرشهر، اسکو، بناب، تبریز، جلفا، مراغه، ملکان، مرند و میانه به صورت اتورگرسیو تلفیقی میانگین متحرک (0،1،1) و برای مناطق با اقلیم فراسرد ازجمله اهر، بستان آباد، سراب، شبستر، کلیبر، هریس و هشترود به صورت الگوی روند نمایی بود. میانگین نیازآبی گندم در آذربایجان شرقی در 67 سال گذشته 478 میلی متر و در 13 سال آینده 500 میلی متر به دست آمد. یافته های پژوهش برای اصلاح الگوی کشت در شرق دریاچه ارومیه، برنامه ریزی مناسب آبیاری در شرایط آبیاری کامل یا کم آبیاری و کاهش آسیب های خشک سالی قابل استفاده و مفید است.
    کلیدواژگان: آذربایجان شرقی، الگوی کشت، پنمن مانتیث، مدیریت آبیاری، نیاز آبی
  • سید حسن موسوی فضل*، احمد اخیانی صفحات 1227-1239

    به منظور بررسی اثر مقادیر آب و کود نیتروژن بر خصوصیات کمی و کیفی سیب زمینی در روش آبیاری قطره ای نواری (تیپ)، آزمایشی به صورت اسپلیت فاکتوریل در قالب بلوک های کامل تصادفی با سه فاکتور در اراضی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی سمنان(شاهرود) به مدت دو سال انجام شد. فاکتور ها شامل: 1- مقادیر آب آبیاری در دو سطح 75 و 100 درصد آب مورد نیاز 2- مقادیر و روش مصرف کود نیتروژن در سه سطح 60، 80 و 100 درصد (براساس آزمون خاک) به روش کود آبیاری و مصرف 100 درصد ازت به روش سنتی 3- آرایش کاشت در دو سطح (فاصله ردیف 35 و 45 سانتی متر). آب آبیاری با روش پنمن مانتیث محاسبه و با توجه به سطوح آبیاری با استفاده از روش آبیاری قطره ای نواری (تیپ) در اختیار گیاه قرار گرفت. کود نیتروژن با استفاده از تانک کود در روش کود آبیاری بر اساس سطوح ذکر شده در طول فصل به گیاه داده شد. نتایج نشان داد عملکرد محصول در سطح 100 درصد نیاز آبی 26 و در سطح 75 درصد، 21 تن در هکتار شد. بین سطوح 80 و 100 درصد مصرف نیتروژن به صورت کودآبیاری تفاوت معنی داری در عملکرد محصول وجود نداشت. سطوح کودی 100 درصد مصرف سنتی و 60 درصد با روش کودآبیاری از نظر عملکرد تفاوت معنی داری نداشتند. اثر تیمارهای آبی بر بهره وری مصرف آب معنی دار شد. بهره-وری مصرف آب در تیمار 75 درصد آب مصرفی برابر با 05/3 و تیمار 100 درصد آب مصرفی برابر با 82/2 کیلوگرم به ازای هر مترمکعب آب شد. سطح کودی 80 درصد به روش کود آبیاری، آب 75 درصد و فاصله کاشت 45 سانتی متر به عنوان تیمار برتر انتخاب شد.

    کلیدواژگان: مقادیر آب آبیاری، کود نیتروژن، آبیاری قطره ای، آرایش کاشت
  • محمد یوسفی، محمد گیوه چی، مهدی اژدری مقدم*، جعفر جعفری اصل صفحات 1240-1251

    یافتن قطر بهینه لوله ها در شبکه های آبرسانی به منظور کمینه کردن هزینه های طراحی به دلیل داشتن قیود و متغیرهای تصمیم زیاد، یکی از چالش های مهم در مقابل طراحان می باشد. در چند دهه ی اخیر توسعه و معرفی روش های بهینه سازی جدید و عملکرد خوب این روش ها در حل مسایل پیچیده مهندسی، موجب سوق مهندسین به سمت استفاده از این روش ها در طراحی شبکه های آبرسانی شده است. در پژوهش حاضر، عملکرد یکی از الگوریتم های نوظهور فراکاوشی تحت عنوان الگوریتم شیر مورچه در حل مسئله بهینه سازی قطر لوله های شبکه های آبرسانی مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور یک مدل بهینه سازی- شبیه سازی چند هدفه مبتنی بر الگوریتم شیر مورچه و مدل شبیه ساز EPANET توسعه داده شد. مدل توسعه داده شده برای بهینه سازی قطر لوله های شبکه اسماعیل آباد مورد استفاده قرار گرفت. نتایج به صورت یک جبهه پارتو بین هزینه طراحی و مجموع مربعات اختلاف فشار ارایه گردید. بررسی پاسخ های بدست آمده نشان داد مدل مذکور علاوه بر اینکه توانسته است هزینه طراحی را در حدود 15 درصد نسبت به سایر روش های موجود کاهش دهد، میزان اضافه فشار موجود در سطح شبکه را نیز به صورت چشم گیری کاهش داده است. در نتیجه می توان با اطمینان، از روش مذکور به عنوان روشی کارا در طراحی شبکه های آبرسانی بهره برد.

    کلیدواژگان: شبکه های آبرسانی، بهینه سازی، الگوریتم فرااکتشافی، EPANET، MATLAB
  • محمدحسین جهانگیر*، ضحی مشیدی صفحات 1252-1264

    خشکی یکی از ویژگی های جدایی ناپذیر شرایط اقلیمی در کشورهای واقع در عرض های جنب حاره ای مانند ایران است. در این تحقیق ارزیابی و اعتبارسنجی پایش خشکسالی کشاورزی منتج از ماهواره MODIS در حوضه آبریز کارون بزرگ با کمک شاخص SPI4 مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از اطلاعات حاصل از تصاویر سنجنده MODIS1 در استخراج شاخص های VCI2 و TCI3 در ماه های رشد گیاهی (مارس تا اوت) سالهای 2001 تا 2017 استفاده شده است. پس از محاسبه شاخصهای ماهواره ای در نرم افزار ENVI، مقادیر با شاخص SPI که در متلب محاسبه و توسط روش میانیابی IDW5 پهنه بندی گردید مقایسه شد. بر اساس نتایج به دست آمده کلیه شاخص ها در قسمتهای جنوبی حوضه آبریز، خشکسالی شدید را نشان داد. همچنین از بین شاخص‎های کشاورزی منتج از ماهواره، شاخص VCI همبستگی بالایی با شاخص SPI داشت. بالاترین ضریب همبستگی این شاخص مربوط به ایستگاه های ازنا و یاسوج به ترتیب با میزان 62/0 و 59/0 بود.

    کلیدواژگان: حوضه آبریز کارون بزرگ، سنجنده مودیس، SPI، TCI، VCI
  • حمیدرضا سالمی*، جمال احمدآلی صفحات 1265-1276
    این پژوهش به منظور بررسی اثر تهویه آب آبیاری در سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی و نیز تعیین شدت بهینه تهویه آب آبیاری در شرایط شوری بر عوامل رشد و عملکرد گیاه گوجه فرنگی انجام شد. این پژوهش در قالب بلوک های کامل تصادفی شامل سه سطح تهویه (12%، 24% و صفر درصد به عنوان تیمار شاهد) و در چهار تکرار طی دو سال در گلخانه شیشه ای مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان انجام شد. قبل از شروع پروژه، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل تعیین و بر اساس نتایج حاصله، مقادیر کود مورد نیاز توسط متخصص تغذیه تعیین شد. شاخص های رشدی از جمله ارتفاع بوته، وزن بوته خشک، وزن ریشه خشک، قطر و طول میوه، تعداد میوه و وزن کل میوه برداشتی در طی 8 ماه کشت (مهر تا اردیبهشت) اندازه گیری شدند. داده برداری در طول سال 1394-95 انجام و مورد ارزیابی آماری قرار گرفت. نتایج نشان داد تاثیر تیمار های اکسیژن دهی روی صفات طول و قطر، تعداد و عملکرد میوه در سطح 5% معنی دار گردیده و روی صفات ارتفاع بوته، وزن خشک ریشه و وزن خشک بوته معنی دار نشد. هم چنین نتایج نشان داد که مقادیر عملکرد و بهره وری آب در تیمار 24 درصد اکسیژن دهی نسبت به تیمار شاهد به ترتیب 7/21 و 5/21 درصد افزایش داشته است. داده های این پژوهش نشان می دهد که تولید گوجه فرنگی در خاک های شور و آب شور را می توان تحت سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی توام با هوادهی بهبود داد.
    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای زیرسطحی، اکسیژن-آبیاری، شوری، گوجه فرنگی
  • محمدحسن نادری*، سیمین علی اوغلی، امید جهاندیده، یوسف رجبی زاده، میثم سالاری جزی صفحات 1277-1300
    درک خوب از رژیم جریان طبیعی رودخانه در بسیاری از مطالعات هیدرولوژیکی نقش مهمی ایفا می کند. در چنین مطالعاتی نیز کمیت جریان زیست محیطی، پایه و اساس حفاظت از زیستگاه ماهیان رودخانه ای و اکوسیستم های آبی است و نیازمند به رسمیت شناختن آن در سیاست ها و تصمیم های طرح های توسعه منابع آب و گنجاندن آن در برنامه های مدیریت حوضه آبخیز است. در این مطالعه روش های هیدرولوژیکی تنانت، جریان پایه آبزیان، آرکانزاس و محدوده تغییرپذیری به منظور برآورد حداقل جریان اکولوژیکی و مدل هیدرودینامیکی شبیه سازی زیستگاه River2D، جهت حفظ پتانسیل اکولوژیکی رودخانه جاجرود مورد محاسبه و ارزیابی قرار گرفتند. در این راستا بر پایه چارچوب تحقیق، پس از تحلیل هیدرولوژیکی، مطالعات و مشاهدات میدانی، مدل مطلوبیت زیستگاهی برای گونه هدف، توسعه داده شد و در نهایت شبیه سازی زیستگاهی با تلفیق شاخص های اکوهیدرولیکی و هیدرولوژیکی جریان و آنالیز سری زمانی دبی - فیزیک زیستگاه با استفاده از منحنی های شاخص مطلوبیت، صورت گرفت. بر پایه نتایج حاصله، برای حفظ شرایط مطلوب و حفاظت از اجزای اکوسیستم و زیستگاه جوامع بیولوژیکی، محدوده رژیم جریان موردنیاز برای تامین پتانسیل اکولوژیکی زیستگاه ماهی سفید رودخانه ای (Squalius orientalis) با استفاده از مدل River2D، بین 24/1 تا 55/18 مترمکعب برثانیه، با میانگین دبی سالانه 91/5 مترمکعب بر ثانیه (معادل 7/86 درصد جریان طبیعی رودخانه) بایستی در داخل رودخانه جاجرود برقرار باشد. قابل ذکر است که روش تنانت باید در تابستان با احتیاط مورد استفاده قرار گیرد زیرا این روش در محدوده 9 تا 96 درصد میانگین جریان سالانه را پیشنهاد داده است. در نهایت این نتیجه به عمل آمد که روش های دیگر تامین جریان زیست محیطی، مقادیر بالاتر از 25 درصد میانگین جریان سالانه را فراهم می کند، که محافظت بهتر جریان را برای زیستگاه های آبی فراهم می کنند. در مقابل مدل اکوهیدرولیکی- هیدرومورفواکولوژیکی River2D، می تواند یک ایده کلی از مطلوبیت زیستگاه را در بازه های مختلف رودخانه نسبت به تغییرات رژیم جریان طبیعی و دستیابی به شرایط جریان ایده آل و بهینه، فراهم نماید.
    کلیدواژگان: رژیم اکولوژیکی رودخانه، شاخص هیدرولوژیکی، مطلوبیت زیستگاه، منابع آب
  • پریسا شاهین رخسار*، حسن شکری واحد، ناصر شرفی صفحات 1301-1310
    مدیریت آبیاری نقش مهمی بر عملکرد و بهره وری مصرف آب راتون برنج دارند. این آزمایش به منظور بررسی اثر زمان آبیاری بر عملکرد راتون رقم هاشمی در قالب طرح فاکتوریل با سه تکرار و در سه سال زراعی در موسسه تحقیقات برنج کشور (رشت) اجرا شد. تیمار آبیاری در سه سطح غرقابی دایم (I1)، ترک مویین (2 میلی متر) (I2) و ترک درشت (5 میلی متر) (I3) بود. نتایج تجزیه واریانس مرکب نشان داد تمام صفات کمی و کیفی راتون برنج به طور معنی داری تحت تاثیر سال های آزمایش قرار گرفتند. به طور کلی به دلیل دما و ساعات آفتابی مناسب، شرایط رشد راتون در سال اول آزمایش بهتر از دو سال دیگر بود که با تاثیر مثبت بر ارتفاع بوته، طول خوشه و وزن هزار دانه موجب افزایش عملکرد دانه به میزان 1122 کیلوگرم در هکتار شدند. تاثیر مدیریت آبیاری بر عملکرد و اجزای عملکرد راتون نیز نشان داد آبیاری ترک درشت موجب افزایش عملکرد به میزان 4/463 کیلوگرم در هکتار نسبت به سایر تیمارها گردید. همچنین از آبیاری غرقابی بیشترین ارتفاع بوته به میزان 8/104 سانتی متر حاصل شد. مدیریت آبیاری بر سایر صفت ها نظیر وزن هزار دانه، عملکرد کاه، طول خوشه و شاخص برداشت موثر نبود. بیشترین کارایی مصرف آب در سال اول به میزان 69/0 کیلو گرم بر متر مکعب در هکتار و کم ترین در سال سوم به میزان 41/0 کیلو گرم بر متر مکعب در هکتار حاصل شد. همچنین تیمار آبیاری ترک درشت در مقایسه با تیمار آبیاری غرقابی دایم موجب افزایش 34 درصدی بهره وری مصرف آب شد.
    کلیدواژگان: بهره وری، ترک موئین، ترک درشت، تنش خشکی، عملکرد
  • حسن سیاحی، اصلان اگدرنژاد*، نیازعلی ابراهیمی پاک صفحات 1311-1321
    مدل های گیاهی ابزارهای مناسبی برای شبیه سازی واکنش گیاهان نسبت به عوامل محیطی هستند. به منظور استفاده از مدل های گیاهی لازم است دقت و کارایی آن ها برای شرایط مورد نظر بررسی شود. به همین دلیل، تحقیق حاضر به منظور ارزیابی دقت و کارایی دو مدل گیاهی AquaCrop و SWAP تحت شرایط استفاده از دورهای مختلف آبیاری در زراعت چغندرقند انجام شد. مدیریت آبیاری در چهار دور (I1:6، I2: 9،I3: 12 و I4: 15 روز) و در سه سال متوالی (Y1: سال اول؛ Y2: سال دوم و Y3: سال سوم) در یک مزرعه تحقیقاتی در فیض آباد قزوین مورد مطالعه قرار گرفت. سپس داده های سال اول برای واسنجی و داده های سال دوم و سوم به منظور صحت سنجی این دو مدل گیاهی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که هر دو مدل AquaCrop و SWAP در شبیه سازی عملکرد و بهره وری آب دچار خطای کم برآوردی شدند. مدل AquaCrop (79/1=RMSE تن بر هکتار) دقت بهتری نسبت به SWAP (85/1=RMSE تن بر هکتار) برای تعیین عملکرد داشت. براساس آماره NRMSE، دقت هر دو مدل AquaCrop و SWAP در تعیین عملکرد و بهره وری آب یکسان و در دسته عالی قرار داشت. کارایی این دو مدل (99/0=d و 99/0=EF) نیز یکسان و مطلوب بود. بنابراین استفاده از هر دو مدل برای شبیه سازی چغندرقند پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: زراعت چغندرقند، قزوین، مدل سازی گیاهی، مدیریت آبیاری
  • یزدان خدارحمی*، زینب حمید، امیر سلطانی محمدی صفحات 1322-1335
    وجود نیترات در منابع آبی یکی از مهم ترین نگرانی های جهانی محسوب می شود، از این رو جلوگیری از ورود آن به آب با استفاده از موادی همچون هیدروچار، بیوچار، زیولیت و سوپر جاذب می تواند بسیار مفید باشد. بدین منظور این تحقیق در سال 1398 با چهار تیمار در 3 سطح مختلف و 4 تکرار انجام گرفت. در این تحقیق از لوله های پی وی سی(pvc) به تعداد 36 عدد و به قطر و ارتفاع به ترتیب 5/10 و 50 سانتی متر در مزرعه تحقیقاتی شماره یک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز استفاده شد. تیمارها شامل هیدروچار(H) ، بیوچار (B)، زیولیت پتاسیمی (Z)و سوپر جاذب نوع A200 (S) در سه سطح (M0، M2 و M5 به ترتیب شامل صفر، 2 و 5 گرم در کیلو گرم خاک) بود. طول دوره آزمایش شامل 10 آبیاری بود و در پایان هر آبیاری نیترات خروجی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که اثر سوپرجاذب، زیولیت و بیوچار در تمام آبیاری ها و هیدروچار غیر از آبیاری 4 و 6 در سطح 5 درصد بر کاهش آبشویی نیترات معنی دار بود. تیمار SM2 و SM5 به ترتیب 42 و 58 درصد ، تیمار ZM2 و ZM5 به ترتیب20 و 29 درصد، تیمار BM2 و BM5 به ترتیب 30 و 43 درصد و تیمار HM2 و HM5 به ترتیب 20 و 31 درصد نسبت به تیمار شاهد در جلوگیری از آبشویی نیترات موثر بودند. به طور کلی تیمار سوپرجاذب به دلیل جذب بالاتر قابل توصیه است. واژه های کلیدی: آبشویی نیترات. بیوچار اصلاح شده. زیولیت. سوپرجاذب. هیدروچار اصلاح شده.
    کلیدواژگان: آبشویی نیترات، بیوچار اصلاح شده، زئولیت. سوپرجاذب، هیدروچار اصلاح شده
  • محمدجواد بیات، سامان جوادی*، سید مهدی هاشمی شاهدانی، یوسف حسنی، محمدابراهیم بنی حبیب صفحات 1336-1347
    برداشت بیش از حد از آبخوان ها برای تولید محصولات کشاورزی باعث کاهش میزان آب در سفره های زیر زمینی شده، به طوریکه این کاهش مقدار عوارض جبران ناپذیری را در مناطق مختلف به دنبال داشته است. جهت کاهش معضلات ناشی از کاهش حجم آبخوان ها نیاز به تصمیم گیری در سطح کلان می باشد. همین امر تعادل بخشی آبخوان ها را به یکی از ضروری ترین عوامل در مدیریت منابع آب تبدیل کرده است. در این تحقیق به منظور احیای سفره های آب زیرزمینی و اجرای کاهش برداشت در آبخوان های کشور به عنوان یکی از پروژه های تعادل بخشی، اقدام به بهینه سازی الگوی کشت با رویکرد اقتصادی و بررسی تغییرات سود کشاورزان در سال 1395 با سناریوهای کاهش برداشت به مقادیر 1، 3 و 5 درصد، با دو دیدگاه متداول صورت گرفته است. در این راستا بهینه سازی الگوی کشت از دو منظر تغییر الگوی کشت بوسیله ی بهینه سازی با برنامه ریزی غیر خطی (NLP) و کاهش سطوح زیر کشت بوسیله ی روش بهینه سازی با برنامه ریزی مثبت ریاضی(PMP) انجام شده است. نتایج اعمال سناریوهای کاهش برداشت در دشت قزوین که دارای کسری سالانه 316 میلیون متر مکعب می باشد نشان داد که به ترتیب مقادیر 2/21، 7/63 و 1/106 میلیون مترمکعب برداشت از آبخوان کاسته می شود. همچنین نتایج تحلیل دو روش برنامه ریزی نشان داد که مدل بهینه سازی غیر خطی، سود اقتصادی بیشتری نسبت به مدل PMP ایجاد خواهد نمود.
    کلیدواژگان: بهینه سازی الگوی کشت، برنامه ریزی غیر خطی (NLP)، برنامه ریزی مثبت ریاضی(PMP)، کاهش برداشت آبخوان
  • حجت الله یونسی، حسین یوسفی سهزابی، آزاده ارشیا، یزدان یاراحمدی* صفحات 1348-1361

    برآورد رواناب حاصل از بارش های جوی اهمیت خاصی در مطالعات هیدرولوژی، مدیریت حوزه های آبخیز و حفاظت آب وخاک دارد. جهت مدیریت کارآمد حوضه ها نیاز به بررسی کارایی مدل های هیدرولوژیکی بیش ازپیش مشهود است. بسته نرم افزاری RRL جهت شبیه سازی روابط بارش رواناب حوضه ها طراحی شده است و شامل پنج زیر مدل مفهومی می باشد. در این پژوهش از مدل های مفهومی AWBM، SACRAMENTO، SIMHYD، SMAR و TANK برای حوزه آبخیز دشت سیلاخور (ایستگاه رحیم آباد) استفاده شد. از داده های روزانه بارش، تبخیر و دبی در دوره آماری 1998 تا 2018 استفاده شد. برای تمام مدل های مفهومی از سال 1998 تا 2000 به عنوان دوره تعادل سنجی، از سال 2001 تا 2013 به عنوان واسنجی و از سال 2014 تا 2018 به عنوان دوره صحت سنجی انتخاب شد. در مدل SIMHYD ضریب ناش- ساتکلیف در روش بهینه ساز جست وجوی مستقیم در مرحله واسنجی و صحت سنجی به ترتیب 70/0 و 68/0 بدست آمد که نشان دهنده توانایی نسبی این مدل در شبیه سازی رواناب در بین سایر مدل ها است. در مدل TANK در مرحله واسنجی و صحت سنجی با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک به ترتیب 47/0 و 44/0 به دست آمد که کم ترین کارایی را بین مدل ها داشت. نتایج نشان داد که در بین روش های مختلف بهینه سازی، روش بهینه ساز جست وجوی مستقیم نتایج بهتری را ارایه می دهد.

    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، بارش رواناب، بسته نرم افزاری RLL، بهینه سازی، دشت سیلاخور
  • مهدی ملک محمودی*، علی احمدی بادجانی، طاهر رجایی، محمد جوادی راد صفحات 1362-1375

    هدف از این پژوهش شناخت رفتار آبخوان دامنه نسبت به تنش های مختلف آبی و ارایه رابطه ای برای برداشت بهینه آب زیرزمینی از این آبخوان می باشد. ابتدا از سامانه اطلاعات جغرافیایی برای پردازش داده های زمین شناسی، هیدرولوژیکی و هیدروژیولوژیکی و سپس کد MODFLOW-2000 برای شبیه سازی جریان استفاده شده است. پس از شبیه سازی اولیه، پارامتر هدایت هیدرولیکی در حالت پایدار (فروردین 1384) و در حالت ناپایدار (1383-1384) پارامتر هدایت هیدرولیکی و ضریب آبدهی ویژه واسنجی گردید. سپس برای یک دوره 18 ماهه، با داده های سال 91-92 و برای پارامترهای بهینه شده آزمون صحت سنجی انجام شد. برای پیش بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی و تاثیر پمپاژ آب از آبخوان دامنه، دو سناریو مدیریتی متفاوت برای یک بازه زمانی 102 ماهه، تعریف شد. نتایج تحلیل مدل عددی مبین این است که اگر با وضعیت فعلی از آبخوان بهره برداری شود افت شدید آب در آبخوان و خشک شدن تدریجی آبخوان در آینده ادامه پیدا خواهد-کرد بطوری که حداکثر افت در محدود چاه مشاهداتی 5 به میزان 20/12 متر و حداقل مقدار افت در محدود چاه مشاهده ای 3 به میزان 70/1 متر می باشد. البته کاهش دبی پمپاژ باعث بهبود نسبی این وضعیت می شود. پس با توجه به اینکه آبخوان دامنه کاملا توسعه یافته است، نمودار تغذیه-پمپاژ استخراج گردید. نتایج نشان می دهد که با استفاده از نمودار تغذیه-پمپاژ می توان سطح آب را با در نظر گرفتن مسایل اقتصادی و زیست محیطی در یک حد مشخصی کنترل کرد و محدوده هایی از آبخوان که نزدیک مرز آبخوان (مرز های تراوا) هستند تحت تاثیر این مرزها قرار گرفته و چاه های بهره برداری در این محدوده کمترین اثر را روی افت سطح آب دارند.

    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، مدل آب های زیرزمینی، آبخوان دامنه، نوسانات سطح آب، MODFLOW
  • امین امیر عشایری، جواد بهمنش*، وحیدرضا وردی نژاد، نسرین فتح الله زاده صفحات 1376-1390

    تبخیر- تعرق به عنوان یکی از اجزاء مهم چرخه هیدرولوژیک نقش بسیار مهمی در بررسی بیلان آبی حوضه های آبریز دارد. در محاسبه نیاز آبی گیاهان، ابتدا مقدار تبخیر- تعرق مرجع محاسبه و سپس با استفاده از آن، تبخیر-تعرق گیاهی محاسبه می شود. در این تحقیق جهت برآوردی دقیق از مقدار تبخیر- تعرق مرجع روزانه حوضه آبریز دریاچه ارومیه، ابتدا براساس روش استاندارد فایو- پنمن- مونتیث و داده های هواشناسی سه ایستگاه ارومیه، مهاباد و خوی، مقدار تبخیر- تعرق مرجع) (ET0 محاسبه شد. سپس با استفاده از آنالیز ضریب مالو، موثرترین پارامترها جهت استفاده در مدلهای مورد استفاده مشخص گردید. در این تحقیق از مدل درخت MT که بر اساس الگوریتم استنتاجی کلاس بندی توسعه پیدا کرده است، استفاده گردید. برای مقابله با پیچیدگی و ناپایداری داده های سری زمانی تبخیر-تعرق از الگوریتم پیش پردازش کننده تجزیه مد تجربی (EMD) استفاده و نتایج به دست آمده با روابط تجربی تعیین تبخیر-تعرق مرجع شامل روش های Romanenko و Schendel مقایسه گردید. نتایج تحقیق نشان داد که عملکرد مدل درخت به شکل منفرد MT، مشابه و گاهی کمتر از عملکرد شبکه عصبی مصنوعی بود. با این حال ترکیب مدل درخت با تکنیک EMD باعث افزایش دقت مدل و کاهش خطا در شبیه سازی روزانه در ایستگاه های ارومیه، مهاباد و خوی گردید. نتایج نشان داد که در مرحله آزمون ترکیب روش MT با EMD باعث ارتقا شاخص همبستگی به میزان 02/1% ، 39/4% و 04/2% به ترتیب برای ایستگاه های ارومیه، مهاباد و خوی گردید. همچنین میان روابط تجربی، رابطه Romanenko نسبت به رابطه تجربی Schendel دارای دقت بالاتری بوده و می توان رابطه Romanenko را برای مدل سازی تبخیر-تعرق مرجع برای منطقه مورد مطالعه توصیه نمود.

    کلیدواژگان: الگوریتم تجزیه مد تجربی، پیش بینی، تبخیر- تعرق مرجع، مدل درخت تصمیم
  • محسن دهمرده قلعه نو، مهران حکمت نیا* صفحات 1391-1404

    کمبود آب ویژگی بارز مناطق خشک و نیمه خشک است که تولید محصولات کشاورزی را به مخاطره انداخته است. لذا مدیریت مصرف و استفاده کارا از منابع آب در تولید محصولات کشاورزی ضروری است. یکی از راه کار ها جهت مدیریت و افزایش کارایی مصرف آب (WUE) در بخش کشاورزی، تعیین مقدار حجم آبی است که در فرایند تولید محصولات کشاورزی مصرف شده است. به منظور محاسبه میزان حجم آب مصرف شده محصولات کشاورزی در مراحل رشد، از شاخص آب مجازی استفاده می شود. بنابراین هدف این تحقیق محاسبه کارایی مصرف آب (WUE) محصولات کشاورزی در شهرستان خاش تحت رویکرد آب مجازی و ردپای آب میباشد. لذا ابتدا نیاز آبی با استفاده از مدلCROPWAT بدست آمد. سپس حجم آب مجازی، ردپای آب سبز و آب آبی برای محاسبه کارایی مصرف آب با استفاده از مدل تحلیل پوششی داده ها (DEA) محاسبه شد. نتایج نشان داد 20.15 درصد از کل نیاز آبی محصولات کشاورزی شهرستان خاش توسط آب سبز و 79.85 درصد آن توسط آب آبی تامین می شود. محتوای آب مجازی تولید محصولات کشاورزی در این منطقه 853 مترمکعب بر تن می باشد و ردپای مصرف آب نشان دهنده آن است کل مقدار برداشت از منابع آب جهت تولید محصولات کشاورزی 133.554 میلیون متر مکعب می باشد. نتایج DEA حاکی از آن است که متوسط کارایی در مصرف آب محصولات کشاورزی شهرستان خاش 70.8 درصد است. ذرت دانه ای، سیب زمینی، پیاز، گوجه فرنگی، بادمجان، خربزه و هندوانه، یونجه، ذرت علوفه ای و سورگوم با نمره کارایی 1 جزء محصولات کارا و محصولات خرما، انگور، گندم، برنج و جو جزء محصولات ناکارا قرار گرفتند. با استفاده از روش رتبهبندی منصفانه (FRM) دریافتیم که کمترین میزان کارایی مربوط به خرما و بیشترین میزان کارایی مربوط به محصول سورگوم بود و در آخر مشخص شد محصولاتی که ردپای مصرف آب بالاتری داشتند از میزان کارایی کمتری در مصرف آب برخوردار بودند.

    کلیدواژگان: آب سبز، آب آبی، ردپای آب، بارش موثر، کارایی
  • بیژن کمایی عباسی، سعیدرضا خداشناس*، محمد حیدرنژاد صفحات 1404-1416

    سرریز از جمله سازه هایی است که برای تنظیم سیلاب های مازاد بر ظرفیت سد طراحی می شود. یکی از مهمترین دلایل تخریب سدها، ناکافی بودن ظرفیت تخلیه سرریزها است. به همین دلیل طراحی سرریز با ظرفیت عبوری بالا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. سرریزهای کلید پیانویی نوع جدیدی از سرریزها هستند که ظرفیت تخلیه دبی بالایی دارند و می توانند به عنوان سازه ای اقتصادی با کارایی بالا مورد استفاده قرار گیرند. در این تحقیق برای تعیین تاثیر پارامتر هندسی نسبت عرض کلید ورودی به کلید خروجی سرریز و شیب بر ضریب آبگذری، 180 آزمایش روی سرریزهای دو و سه سیکل، تحت شرایط هیدرولیکی مختلف انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش بار هیدرولیکی، ضریب آبگذری ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. همچنین با افزایش نسبت عرض کلید ورودی به کلید خروجی از 8/0 تا 25/1 ضریب آبگذری در سرریزکلید پیانویی به مقدار 26 درصد افزایش یافت. بررسی اثر تعداد سیکل نشان داد حداکثر ضریب آبگذری در سرریز دو سیکل بین 6/0 تا 76/0 و برای سرریز سه سیکل بین 4/0 تا 59/0 بود و در کلیه مراحل، عملکرد سرریز 2 سیکل بهتر از 3 سیکل بوده بطوریکه 29% افزایش ضریب آبگذری داشته است. علت این امر، پیچیده تر شدن شرایط جریان در سرریز سه سیکل و تداخل بیشتر خطوط جریان، استغراق موضعی، افت انرژی بیشتر در این شرایط و افزایش تعداد سیکل در یک عرض مشخص با طول موثر یکسان می باشد. در این تحقیق شرایط بهینه سرریز کلید پیانویی نوع A از نظر تاثیر توام شیب کلیدها و نسبت عرض ورودی به خروجی، با استفاده از دماغه مثلثی بررسی شد و نتایج نشان داد که سرریز کلید پیانویی با نسبت عرض کلید 25/1 و شیب 2/25 % با دماغه مثلثی بهترین ترکیب را برای ایجاد حداکثر ضریب آبگذری ارایه می دهد.

    کلیدواژگان: سرریز کلید پیانویی، ضریب آبگذری، نسبت عرض کلید ورودی به خروجی، مدل هیدولیکی
  • محمد جلالی، رامین فضل اولی*، علیرضا عمادی صفحات 1417-1428
    سرریز جذری یکی از انواع منحصر به فرد از سرریزهای لبه تیز و با قابلیت های ویژه ای است که می تواند برای اندازه گیری جریان در کانال های انتقال آب، شبکه های آبیاری و جمع آوری رواناب شهری مورد استفاده قرار گیرد. تحقیق حاضر با هدف بررسی تاثیر فشردگی جانبی بر ضریب دبی این نوع سرریز انجام شد. برای این منظور جریان عبوری از یک سرریز تناسبی جذری (دودکشی) در 10 عرض مختلف از یک کانال مستطیلی با نسبت های بازشدگی عرضی بین 10 تا 100 درصد، به صورت سه بعدی در نرم افزار انسیس فلوینت شبیه سازی و با استفاده از نتایج آزمایشگاهی مشابه، واسنجی شد. پس از اندازه گیری عمق آب در بالادست سرریز به ازای هر یک از دبی های عبوری، متوسط ضریب دبی در محدوده بین دو تا سه برابر ارتفاع پایه به ازای هریک از عرض های مختلف کانال بالادست، محاسبه شد. نتایج نشان داد که ضریب دبی در نسبت های بازشدگی بین 10 تا 30 درصد، ثابت بوده و مقدار آن 6/0 به دست آمد ولی با افزایش نسبت بازشدگی عرضی از 30 تا 100 درصد، ضریب دبی افزایش یافته و مقدار نهایی آن در باز شدگی 100 درصد معادل 65/0 به دست آمد. درنهایت یک رابطه تجربی برای تصحیح ضریب دبی بر اساس نسبت بازشدگی عرضی پیشنهاد شد.
    کلیدواژگان: انسیس فلوئنت، تصحیح ضریب دبی، سرریز تناسبی جذری، نسبت بازشدگی عرضی
  • سیده تینا مرتضوی نیا*، علیرضا کرباسی صفحات 1429-1438

    آب به عنوان منبع حیاتی یکی از عوامل مهم رشد و توسعه در جوامع بشری است. دشت مشهد یکی از دشت های بحرانی ایران است که خشکسالی سال های گذشته سبب افت سطح آب خوان ها شده است. این مطالعه برآن است تا به بررسی عوامل موثر بر تقاضای آب مصرفی در دشت مشهد بپردازد. آمار و اطلاعات لازم برای این مهم از وزارت جهاد کشاورزی و اداره هواشناسی استان خراسان رضوی برای محصولات غالب در الگوی کشت منطقه شامل گندم، جو، گوجه فرنگی، یونجه، خیار و سیب زمینی جمع آوری گردید. به منظور تعیین مقدار آب مورد تقاضای محصولات از شاخص نیاز خالص آبی که تابعی از میزان تبخیر، رطوبت، بارندگی و سرعت باد می باشد، و از نرم افزار NETWAT به دست آمد، استفاده شد. بررسی فاکتورهای اثر گذار بر نیاز خالص آبی این محصولات با استفاده از الگوی پانل شور انجام شد. نیاز خالص برآوردی به دست آمده از الگو، به عنوان مقدار تقاضای آب به کار گرفته شد. جهت بررسی عوامل موثر بر این شاخص از الگوی پانل فضایی استفاده شد. معنی داری متغیر همسایگی (Rho)، نشان می دهد که الگوی مورد بررسی فضایی است و استفاده از الگوهای کلاسیک با مشکل همراه است. نتایج حاصل از تحلیل داده ها نشان می دهد که هر چه قیمت آب، هزینه آبیاری، هزینه کود شیمیایی و هزینه اجاره زمین افزایش یابد، میزان تقاضای مصرفی برای آب آبیاری کمتر شده و از مصرف بی-رویه آب جلوگیری می شود.

    کلیدواژگان: الگوی پانل فضایی، الگوی پانل شور، تقاضای آب، دشت مشهد
  • معرفت مصطفوی راد*، امین نوبهار، مهران غلامی، ابوطالب رهبر ضیابری، حبیب جهانساز، ابراهیم اکبرزاده، شایگان ادیبی صفحات 1439-1447

    این آزمایش به منظور تعیین بهترین روش آبیاری جهت بهبود رشد و صفات فیزیولوژیک برخی لاینهای امیدبخش بادام زمینی در طی دو سال زراعی 1396 و 1397 به صورت کرت های خرد شده با طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در رشت انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل دو روش آبیاری کرتی (متداول) و فارو (جوی و پشته ای) و پنج لاین امیدبخش بادام زمینی (128، 176، 192، 201 و 208) به ترتیب به عنوان کرت های اصلی و فرعی بود. نتایج نشان داد که روش آبیاری کرتی سبب افزایش تعداد غلاف در بوته (46/26 عدد) شد. در این آزمایش، لاین امیدبخش192 بیشترین عملکرد دانه بادام زمینی (3128 کیلوگرم در هکتار)، تعداد دانه در غلاف (08/2 عدد) و عملکرد زیست توده (8983 کیلوگرم در هکتار) در واکنش به روش آبیاری کرتی تولید کرد. به علاوه، بیشترین درصد روغن دانه (94/52 درصد) در روش آبیاری کرتی به دست آمد. به طور کلی، نتایج نشان داد که روش آبیاری کرتی (متداول) تعداد دانه در غلاف، عملکرد دانه و عملکرد زیست توده لاین های امیدبخش بادام زمینی را در شرایط اقلیمی منطقه افزایش داد.

    کلیدواژگان: بادام زمینی، صفات زراعی، روش های آبیاری، لاین های امیدبخش
  • محمدرضا مددی*، شاپور کوهستانی، محمد جداوی، محمد ذکریایی صفحات 1448-1459

    امروزه نرخ بالای تبخیر از سطوح آبی یکی از مهم ترین چالش هایی است که مدیریت منابع آب کشور به خصوص در مناطق گرم و خشک با آن روبرو است. شهرستان جیرفت یکی از این مناطق است که نرخ تبخیر در آن به پنج الی شش برابر متوسط جهانی می رسد. این منطقه یکی از قطب های مهم کشاورزی در کشور محسوب می شود و تعداد زیادی استخر ذخیره آب برای اهداف کشاورزی در آن وجود دارد که هر ساله به دلیل تابش زیاد آفتاب، بالا بودن درجه حرارت، طولانی بودن ساعات آفتابی و وزش بادهای نسبتا تند، حجم زیادی از آن در اثر تبخیر به هدر می رود. در پژوهش حاضر اثر دو نوع پوشش مصنوعی (پلی استایرن گرانولار) و طبیعی (برگ درخت سپستان) بر روی شدت تبخیر از سطوح آبی این منطقه (موقعیت مطالعه: مزرعه تحقیقاتی دانشگاه جیرفت) به صورت میدانی در ایام گرم سال (25 خرداد تا 25 تیر) مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر هر کدام از این پوشش ها در پنج تراکم 10، 25، 50، 75 و 100 درصد و سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت و نتایج آن با آزمایش شاهد (بدون پوشش) مقایسه گردید. نتایج حاصل از مقایسه میانگین ها و تحلیل آماری با آزمون حداقل اختلاف معنی دار (LSD) نشان داد که هر دو نوع پوشش در همه تراکم ها تاثیر معنی داری بر کاهش تبخیر داشته اند. مقایسه میزان تبخیر روزانه از تیمارهای دارای پوشش در مقایسه با تیمار شاهد (بدون پوشش) نشان داد که پوشش مصنوعی در مقایسه با پوشش طبیعی در کاهش تبخیر عملکرد بهتری داشته است. نتایج میزان تبخیر ماهانه نشان داد که پوشش مصنوعی و طبیعی در تراکم 100 درصد، به ترتیب سبب کاهش تبخیر به میزان 29% و 24% در مقایسه با آزمایش شاهد شده اند.

    کلیدواژگان: جیرفت، شدت تبخیر، پوشش فیزیکی، مطالعه میدانی، تکرار-تیمار
  • علی محتشمی، سید آرمان هاشمی منفرد*، غلامرضا عزیزیان، ابوالفضل اکبرپور صفحات 1460-1474

    اطلاع از بیلان آب زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک می تواند کارشناسان و مدیران را در جهت مدیریت بهینه منابع آب زیر زمینی کمک شایانی نماید. در این پژوهش با استفاده از روش عددی بدون شبکه محلی پتروو-گالرکین (MLPG) که از جمله روش های بدون شبکه در بحث مکانیک سیالاتی است برای محاسبه بیلان آبی یک آبخوان واقعی استفاده شده است. عدم وابستگی این روش نسبت به شبکه بندی میدان حل، خطاهای به وجود آمده ناشی از مش بندی ها را حذف می کند و دقت نتایج را بالا می برد. منطقه مورد مطالعه، آبخوان آزاد دشت بیرجند بوده که در استان خراسان جنوبی و شرق ایران قرار گرفته است. پس از مدل سازی جریان آب زیرزمینی و واسنجی مدل، در یک دوره یک ساله (91-90) با گام زمانی ماهانه، سطح آب زیرزمینی در انتهای هر ماه محاسبه شد و با نتایج روش عددی تفاضل محدود مقایسه گشت. معیار خطای جذر میانگین مربعات، مطلق میانگین و میانگین محاسبه شدند که این مقادیر برای روش بدون شبکه به ترتیب 757/0، 573/0، 08/0- متر و برای روش تفاضل محدود 197/1، 434/1، 159/0 متر می باشند. دقت بالاتر روش بدون شبکه، مطابقت بیشتر نتایج به دست آمده از آن را با شرایط واقعی نشان می دهد. در نهایت، با محاسبه عوامل ورودی و خروجی آب به آبخوان، بیلان آب زیرزمینی محاسبه شد به طوریکه حجم آب خروجی و ورودی به ترتیب 91 و 88 میلیون مترمکعب بودند که با محاسبه اختلاف این دو، تغییرات ذخیره در آبخوان 3 میلیون متر مکعب با علامت منفی بدست آمد. علامت منفی، نشان دهنده بزرگتر بودن مقادیر خروجی نسبت به ورودی است که باید مورد توجه کارشناسان آب قرار بگیرد.

    کلیدواژگان: آبخوان بیرجند، روش عددی MLPG، محاسبه بیلان، مدلسازی جریان آب زیرزمینی
  • مهدی مکاری*، مجید طاهریان صفحات 1475-1486

    این پژوهش در قالب طرح کاملا تصادفی و به صورت کرت های یک بار خرد شده با سه تکرار در محل مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی شهرستان کاشمر به اجرا درآمد. چهار تیمار آبیاری شامل 100 درصد نیاز آب آبیاری، 80 درصد نیاز آب آبیاری، 60 درصد نیاز آب آبیاری و 40 درصد نیاز آب آبیاری به عنوان کرت های اصلی و سه تیمار تراکم بوته شامل 10، 20 و 30 بوته در مترمربع به عنوان کرت های فرعی در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که اثر تیمارهای آبیاری و تراکم بوته بر صفاتی نظیر ارتفاع بوته، وزن هزاردانه، عملکرد دانه و بهره-وری آب در سطح احتمال یک درصد معنی دار بودند. اثر متقابل تیمارهای آبیاری و تراکم فقط بر تعداد پانیکول در بوته و عملکرد بیولوژیک معنی دار بود. بیش ترین عملکرد دانه و بهره وری آب به ترتیب با مقادیر 3395 کیلوگرم در هکتار و 87/0 کیلوگرم بر مترمکعب در تیمار 100 درصد نیاز آب آبیاری و تراکم 10 بوته در مترمربع مشاهده گردید. در تمام تیمارهای آبیاری با افزایش تراکم بوته، عملکرد بیولوژیک به طور معنی داری کاهش یافت. بین شاخص برداشت در تیمارهای کم آبیاری تفاوت معنی داری وجود نداشت. با توجه به کاهش معنی دار عملکرد دانه و بهره وری آب در اثر تنش خشکی و افزایش تعداد بوته در واحد سطح، تامین 100 درصد نیاز آب آبیاری گیاه ارزن دانه ای با تراکم کاشت 10 بوته در هر مترمربع برای منطقه خشک کاشمر پیشنهاد می گردد.

    کلیدواژگان: شاخص برداشت، عملکرد دانه، بهره وری آب، کم آبیاری
  • غزاله وفائی، حسین بابازاده*، شهرام اشرفی، ابراهیم پذیرا صفحات 1487-1498
    آبیاری زیر سطحی سفالی به دلیل کاهش تبخیر از سطح خاک و استفاده موثر از آب در مناطق خشک و نیمه خشکی مانند ایران موردتوجه قرارگرفته است. با توجه به ابعاد مبهم در ویژگی های این روش در استفاده از آب شور در خاک های مختلف، تحقیقی دوساله به منظور بررسی اثر دو کیفیت آب با شوری 87/0 و 78/3 دسی زیمنس بر متر بر تراوش لوله های سفالی به ترتیب در شرایط آزمایشگاهی و صحرایی تحت سه نوع بافت خاک رسی لومی، لومی شنی و لومی در فشار هیدرو استاتیک دو متر به اجرا درآمد. نتایج آزمایشگاهی اندازه گیری تراوش منتج به ارایه یک مدل چند متغیره برای پیش بینی تراوش نهایی سفال در طولانی مدت شد. همچنین شوری آب باعث تغییر معنی دار پارامترهای معادله به دست آمده شد که ازاین رو اثر شوری بر کاهش آبدهی سفال ها نیز اثبات گردید. نتایج صحرایی تراوش سفال ها به طور معنی داری تحت تاثیر دو کیفیت آب قرار گرفت. نکته قابل توجه در این تحقیق کاهش معنی دار میزان تراوش اولیه با افزایش شوری آب آبیاری می باشد. از طرفی یک رابطه ریاضی رگرسیونی با همبستگی بالا بین تراوش اولیه و نهایی سفال در هر دو کیفیت آب در شرایط صحرایی برای حجم کل آب عبوری به دست آمد. همچنین روند کاهش تراوش طی گذشت زمان در سفال های با آبدهی های متفاوت یکسان و از مدل رگرسیونی با ضریب تعیین بالا در هر دو شرایط آزمایشگاهی و صحرایی پیروی می-کنند. مطالعه مقادیر تراوش در طی زمان در شرایط آزمایشگاهی و صحرایی حساسیت این قطعات سفالی حتی در استفاده از آب با شوری کم نشان داد که میزان تراوش سفال ها در درازمدت کاهش قابل توجهی خواهند داشت که با توجه به شوری آب و آبیاری و نوع خاک باید جایگزین گردند.
    کلیدواژگان: آبیاری زیرسطحی، آب شور، کارائی سفال، پیش بینی مدل
|
  • Ghazale Kavakebi, Mohammad Mousavi Baygi *, Amin Alizadeh, Abolfazl Mosaedi, Mehdi Jabbari Nooghabi Pages 1107-1120

    Drought is one of the natural and recurring climatic phenomena that has various effects on different economic, social and environmental sectors. Drought alone is not a challenge Rather It is the beginning of a crisis depending on the degree of vulnerability and impact it has on various sectors, including economic, social, and environmental factors. Therefore, this study has attempted to calculate the risk of drought for the baseline period using natural risk definition and estimate the best model for predicting its rate for future periods affected by different methods under climate change. Accordingly, was calculated drought risk using the two meteorological drought indices SPEI and eRDI the for years 1983-2015. Then, was determined the degree of vulnerability for the Afin area using a questionnaire. After estimating the risk during this time period, with the help of Markov chain statistical technique were obtained the drought risk characteristics of the region. Using the four modeling methods was determined the best drought risk prediction model and by using the meteorological variables studied from the three climate models of the CORDEX project was predicted the drought risk for the years 2020-2100. The results of this study showed a decrease in risk for 2020-2046 and an increase in 2047-2000 based on both RCP4.5 and RCP8.5 compared to the period 1983-1995.

    Keywords: Natural risk, Drought Risk, Questionnaire, climate change, CORDEX
  • Farzin Parchami-Araghi *, Fatemeh Samipour, Adnan Sadeghi-Lari Pages 1121-1136

    Despite the high capability of field-scale agro-hydrological models to simulate plant growth interactions with water and solute transport in agricultural systems, their application to real conditions of large sugarcane fields in Khuzestan province faces many challenges, including spatial heterogeneity of irrigation scheduling across the field, the difficulty of determining initial and boundary conditions as well as several unknown model parameters, and data–intensiveness of calibration procedure. This work aimed to implement the agro-hydrological modeling under real operational conditions of large fields with surface/subsurface drainage. In this work, a distributed agro-hydrological modeling scheme was developed through the application of a modified version of the SWAP model and an improved variant of the Unified Particle Swarm Optimization (UPSO) algorithm with capability of sub-daily calibration and simulation of controlled drainage. The developed model was applied to a sugarcane field with subsurface drainage with planted sugarcane (CP48-103 cultivar) in Imam Khomeini Sugarcane Agro-industrial company farms, during 2010-07-19 to 2011-12-11 (481 days). The results revealed the reasonable performance of the developed modeling scheme in retrieving the measured soil moisture, groundwater level, subsurface drainage outflow (with an EF of 0.901, 0.827, and 0.877 for calibration dataset; and 0.514, 0.798, and 0.672 for validation dataset, respectively), soil water solute concentration, subsurface drainage outflow salinity (with a NRMSE of 0.039 and 0.096 for calibration dataset; and 0.154 and 0.046 for validation dataset, respectively), Leaf Area Index, cane yield, and sucrose yield (with an EF of 0.995, 0.999, and 0.972, respectively).

    Keywords: Inverse modeling, sugarcane, Unified Particle Swarm Optimization, Unsaturated hydrology
  • SEYEDMAHDI SAGHEBIAN * Pages 1137-1151

    Forecasting of river discharge is a important aspect of efficient water resources planning and management. In this study, time series pre and post-processing methods along with support vector machine (SVM) and Gaussian process regression (GPR) kernel based approaches were used to estimate flow discharge of two natural river in the United States with two consecutive hydrometric stations. The first river contained about 2 years of data and in the second river 4 years of daily discharge data was used. Different models were defined based on hydraulic characteristics and the capability of integrated pre and post-processing methods in two states of inter-station and between-stations was investigated. For data pre-processing, the Discrete Wavelet Transform (DWT) method was first used. Then, the high-frequency sub-series were selected and re-decomposed using the Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD). Finally, sub-series with higher energy were imposed as inputs for kernel-based models. Non-linear neural average (NNA) model was also used for data post-processing. The obtained results from the defined models showed the high accuracy of the integrated methods used in the research in estimating flow discharge. At both stations, the error percentage was reduced by approximately 20 to 25% using the integrated pre-post-processing methods compared to the intelligent kernel based models. It was observed that in the case of river flow prediction based on the station's own data, the RMSE error value of the model decreased from approximately 0.3 to 0.26 and in the case of using the previous station data decreased from 0.44 to 0.33. Due to the high capability and accuracy of the pre-processing methods used in this study, similar studies are recommended in other rivers of the country.

    Keywords: Experimental mode decomposition, Flow discharge, Post-processing, Wavelet
  • Hadi Norouzi *, Jalal Bazargan Pages 1152-1163

    The analysis of steady-state flow within rockfill materials is performed using two methods of gradually varied flow theory that analyzes the flow as one-dimensional and the Parkin equation that analyzes the flow as two-dimensional. The calculation of the hydraulic gradient (i) is of great importance in both methods. Most of the research in this area has been done in homogeneous rockfill materials and limited studies have been carried out on the flow in heterogeneous rockfill materials. In this study, we used the results of experiments in homogeneous and horizontal heterogeneous rockfill materials with three layers of aggregates with large, medium and small size. In the experimental data used in the present study, changes in hydraulic gradient relative to the flow velocity in each of the three homogeneous layers were available separately and also the changes in the horizontal heterogeneous media consisting of three layers were available separately. Due to the fact that in order to form a horizontal heterogeneous rockfill media, large, medium, and small homogeneous layers are placed on top of each other, respectively, in the approach presented in the present study, the data of the steady flow of homogeneous media are placed in the same order in the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm to optimize the coefficients of the binomial equation (a, b) and consequently the calculation of hydraulic gradient. In other words, in the present study, the values of the coefficients a, b, equivalent to the horizontal heterogeneous media, depending on how the homogeneous layers are placed on top of each other and only using the data of steady flow in the homogeneous media (large, medium and small size) Optimized. The results show that the difference of mean relative error (MRE) the approach presented in the present study than conditions where flow data in a horizontal heterogeneous media are directly used to calculate the coefficients a and b and consequently the hydraulic gradient, is 1.38 percent.

    Keywords: Horizontal Heterogeneous Drainage Materials, Hydraulic Gradient, Particle Swarm Optimization (PSO) Algorithm, Steady flow
  • Mohamad Hadi Movahednejad *, Seyed Iman Saedi Pages 1164-1174
    The development of intelligent irrigation systems with the aim of providing the plant with water in a timely and adequate manner is an important strategy to increase the quantity and quality of agricultural products with minimal water consumption. On the other hand, determining the amount of water required by the plant largely depends on an accurate estimate of evapotranspiration in vegetation. In this study, neural network model was used to estimate the evapotranspiration in a lettuce hydroponic rotary culture system. The actual evapotranspiration of lettuce in the hydroponic cultivation system was estimated in order to design the irrigation system with the help of fuzzy logic model. Cultivation time was 30 days and data sampling time from temperature and humidity sensor was 10 minutes. According to the desired results obtained from the evaluation of the planted crop and water consumption, the efficiency of fuzzy model was proved. Therefore, it was used as a criterion for validating the neural network model of this study. The data volume for the neural network model was about 4500, which was randomly divided into three parts, 70% (training), 15% (evaluation) and 15% (test). Different ANN structures were evaluated to find the most suitable neural network architecture. The best result was achieved with BR algorithm with three hidden layers in an 8-10-10 topology and tansig transfer function in three hidden layers and output layer. For this architecture, the absolute error and coefficient of determination were 0.43 and 99.98%, respectively. Furthermore, considering a simple single layer network (one hidden layer), the BR algorithm with 8 neurons and logsig and tansig transfer functions for the hidden and output layers, were selected as the best model. The error and coefficient of determination of this structure were 0.79 and 98.84%, respectively. According to the sensitivity analysis, humidity and temperature were the most important parameters in predicting evapotranspiration, respectively.
    Keywords: evapotranspiration, Neural Network, lettuce, Hydroponic culture, Fuzzy logic
  • Mansour Torkaman Sarabi *, Seted Hosein Rajaei, Hamid Reza Gol Kar.Hamzehe Yazd Pages 1175-1186
    Abstract In this paper, the issue of energy losses in gabion stepped Spillway and the effect of grain size on stone materials on it is investigated. Laboratory models of 1: 5 scale overflows for steps 2 and 3 were made with heights of 40 and 60 cm, respectively. The stone materials were prepared as round stones from borrowed sources based on the scale model with dimensions of 4, 6 and 8 cm, equivalent to the normal size of the stones used in gabion structures. The models were installed in a 50 cm wide hydraulic flow with a discharge capacity of up to 65 liters per second. The results show that energy losses in rocks with a diameter of 4 cm are higher than in other cases. Also, by increasing the number of steps from 2 to 3 steps in gabion overflows, the efficiency of energy losses increases. In all cases, the efficiency of energy losses in these overflows decreases with increasing flow rate. Construction of gabion stairwells up to 3 steps will increase the efficiency of energy losses in the laboratory environment and consequently in nature.
    Keywords: Gabion Stepped Spillway, Hydraulic Design, grading, energy loss
  • Amir Mohammad Rokhshad *, Hosein Khozeymehnezhad Pages 1187-1198

    Groundwater is an important water resource especially in arid and semi-arid regions. Therefore, according to the conditions, it is necessary to study and predict the qualitative changes of water in the future. In this study two quality parameters Including electrical conductivity (EC) and sodium adsorption ratio (SAR) taken from 18 groundwater wells in Chaharmahal and Bakhtiari Province during the years 1991 to 2016 were used. First, the primary zoning map was drawn from the parameters at the beginning and the end of the data range, then the suitable model for each parameter in each well was choiced and by drawing a map of groundwater quality zoning in 2021, the changes between these years was studied and groundwater quality was determined by Wilcox. Based on the results, selected ARIMA models have good performance. Also, according to these models, the average amount of predicted SAR (absorption rate) in all wells will decrease in 2021 compared to 2016, while the average amount of EC (electrical conductivity) is increasing in all wells. Therefore, according to the reviewed qualitative parameters, the majority of the region can be classified in the C2S1 and C3S1 classes, that will be salt and harmful water for agriculture.

    Keywords: ARIMA, Groundwater, Quality parameters, time series
  • Fahime Mohamadzade, Mahdi Gheysari *, Hamidreza Eshghizadeh Pages 1199-1210
    Given the potential of modern irrigation system, it is important to perform intelligently irrigation, or in other words, determine the time, place and amount of water in order to maximize water use efficiency in the face of water shortages. This study was conducted to examine the effect of different levels of soil suction threshold before irrigation and crop rotation on yield and water use efficiency of maize in loam soil under drip-tape irrigation system. The three irrigation management levels contain; irrigation based on ETC calculation using FAO-PM equation (W1), soil moistures suction levels of 40 kPa (W2), and 20 kPa (W3), and two crop rotation contains; fallow-maize (Nfal) and wheat-maize sequence (Nseq). Total biomass, and leaf area index during the growing season and grain yield at maturity stage were measured. The maximum total biomass, grain yield, and leaf area index were observed in NfalW3 treatment with 25 ton/ha, 12.6 ton/ha, and 5.3 m2/m2, respectively. The difference between water use efficiency and irrigation water use efficiency was lowest in the third level of irrigation management, indicating a precise irrigation based on the water requirement of the plant and reducing evaporation and penetration losses.
    Keywords: Irrigation management, Soil Suction, SC606 variety, Water productivity
  • Abolfazl Nasseri * Pages 1211-1226
    Considering the current and prospect situation of Urmia Lake, the future study of variables of irrigation scheduling and management is one of the priorities of agricultural research to improve the cropping pattern in the east of lake. In this study, the time series of wheat evapotranspiration in sixteen regions of East Azarbaijan located at the east of Urmia Lake was determined using the Penman-Monteith FAO method with the regional crop coefficient. The analysis period was 80 years from 1330-31 to 1396-97, which 50 years (from1330-31 to 1379-80) was applied for the time series modeling, 17 years ( from 1380-81 to 1396-97) for testing and 13 years (from 1397-98 to 1409-1410) for future studying up to 1410. Among the eighteen possible models, the appropriate time series model for wheat evapotranspiration in cold climate regions such as Azarshahr, Osko, Bonab, Tabriz, Jolfa, Maragheh, Malekan, Marand and Miyaneh was acquired as ARIMA (0, 1, 1) and for very cold climates such as Ahar, Bostanabad, Sarab, Shabestar, Kaleibar, Harris and Hashtrood was obtained as an exponential trend model. The wheat evapotranspiration in East Azerbaijan in the past 67 years averaged 478 mm and for the next 13 years averaged 500 mm. The findings of this study are valuable and practical for irrigation scheduling in full and deficit irrigated conditions and reduction of drought damage in east Urmia Lake.
    Keywords: cropping pattern, East Azarbaijan, Irrigation management, Penman-Monteith FAO, Water requirement
  • Syeed Hassan Mousavifazl *, Ahmad Akhyani Pages 1227-1239

    In order to investigate the effects of irrigation water and Nitrogen fertilizer on the quantity and quality charactristics of potatoes under drip irrigation, a two-year field experiment was conducted in Agricultural and Natural Resources Research Center of Semnan province (Shahrood). The experiment was conducted based on split plots in a randomized complete block design with three factors and four replications. The design factors were: 1- water rates (75 and 100 percent of requirement water) 2- rates and methods application of nitrogen (60, 80 and 100 percent requirement nitrogen with fertigation method and 100 percent requirement nitrogen with traditional method) 3- planting arrangement (35 and 45 cm), and a control treatment. The experiment was performed using a split factorial plot design (planning arrangement as main plots and water-nitrogen rates as sub plots). The amount of requirement water irrigation was determined by penman-mantith method and metrological data in tape irrigation method, also requirement nitrogen fertilizer was used by fertigation method until to before of flowering duration. Irrigation period was used 3-day. The results showed that the effect of irrigation water on the nitrate concentration of the tubers was significant. Nitrogen concentration in the irrigation water levels 75% and 100% were 310 and 287 ppm Respectively. Also, the results showed that there was a significant difference between nitrogen concentration in fertilizer treatments. The accumulation of nitrate concentration in the fertilizer treatments of 100, 80 and 60 (in drip irrigation method) was 339, 312, 258, respectively. And in the fertilizer treatment 100% with a traditional method was 289 ppm. The effect of water treatments on water use efficiency have significant. The water use efficiency were obtained at 75 and 100 requirement water 3.05 and 2.82 respectively. The 80% Nitrogen fertilizer (fertigation), 75% irrigation water and 45 cm planting distance as the best treatment was selected.

    Keywords: Irrigation water, N fertilizer, potato quality, yield.Planting distance
  • Mohammad Yousefi, Mohammad Givehchi, Mehdi Azhdary Moghadam *, Jafar Jafari-Asl Pages 1240-1251

    Finding optimal pipe diameters in water supply networks for minimizing design costs due to the constraints and high decision variables is one of the major challenges for designers. In the last few decades, the development and introduction of new optimization methods, the good performance of these methods in solving complex engineering problems has led engineers to develop these methods in the design of water networks. In the present study, the performance of one of the emerging metaheuristic algorithms called Ant Lion Optimizer (ALO) in solving the problem of optimizing the diameters of water supply networks was considered. For this purpose, a multi-objective optimization-simulation model based on the ALO and the EPANET simulator model was developed. The developed model was used to optimize the diameter of Ismail Abad network pipes. The results were presented as a Pareto front between the design cost and the sum of the pressure difference squares. The results showed that using this model in addition to saving design costs about 15% compared to the existing design conditions; it has been significantly successful in reducing overload pressure in the nodes. As a result, this method can be used with confidence as an efficient method in designing water supply networks.

    Keywords: Water Supply Networks, optimization, meta-heuristic algorithm, EPANET, MATLAB
  • Mohammad Hossein Jahangir *, Zoha Moshayedi Pages 1252-1264

    Drought is one of the meteorological and inseparable phenomena of climate in countries located in tropical latitudes such as Iran. In this study, drought monitoring data from MODIS sensors were used to extract VCI and TCI indices in plant growth months (March to August) from 2001 to 2017. The objective is to evaluate the satellite drought monitoring in the huge Karun basin using SPI index. After calculating the satellite indices in ENVI software, the values were compared with the SPI index calculated in MATLAB and zoned by IDW interpolation method. Finally, in all indicators, the southern part of the catchment showed severe drought. High correlation of VCI index was also shown by examining correlation between satellite indices and SPI index. The highest correlation coefficient of this index was for Azna and Yasuj stations with 0.62 and 0.59, respectively. #none# #none# #none# #none# #none# #none# #none# #none# #none# #none# #none# #none#

    Keywords: Huge Karun basin, MODIS Sensor, SPI, TCI, VCI
  • Hamidreza Salemi *, Jamal Ahmadaali Pages 1265-1276
    An experiment was conducted with greenhouse tomato plants to determine the effects of oxygen enrichment of the irrigation water on yield and yield components. The study was conducted based on randomized complete blocks as a split plot design with 4 replicates and 3 treatments for 2 years. It is possible to simultaneously irrigate and provide roots with sufficient oxygen via injection of ambient air by means of a venturi coupled to a subsurface drip irrigation system (SDI) called as oxygation. In this study, three levels of irrigation water aeration comprising 0 (the Control), 12 and 24 volumetric percent (i.e. air volume/water volume) was applied to tomato plants grown on a saline clay soil and saline water in a greenhouse in Esfahan Agricultural Research Centre. The type and amount of the required fertilizers were determined from the analysis of soil samples. Tomato plant growth was promoted under conditions which facilitated consistently high oxygen in the root zone. The differences between the aeration treatments and the zero aeration control were significant at the 5% level only for the fruit diameter, fruit length, the number of fruit and total fruits weight. There were no significant effects (P > 0.05) between control and aeration levels for height plant, root dry mater and plant dry mater. The results also showed that the values of yield and water productivity in the treatment of 24% oxygenation compared to the control treatment increased by 21.7% and 21.5%, respectively. Data from this study indicate that tomato production in saline soils and saline water can be improved under SDI if the subsurface drip irrigation is aerated.
    Keywords: Oxygation. Salinity, Subsurface drip irrigation, Tomato
  • Mohammad Naderi *, Simin Alioghli, Omid Jahandideh, Yousef Rajabizadeh, Meysam Salarijazi Pages 1277-1300
    A good understanding of the river natural flow regime plays an important role in many hydrological studies. Such studies also quantify the environmental flow, the basis for the conservation of river fish habitats and aquatic ecosystems, and need to be recognized in the policies and decisions of water resource development plans and their inclusion in watershed management plans. In the present study were calculated and evaluated hydrological methods such as Tennant, Aquatic Base Flow, Arkansas and Range of Variability Approach (RVA) to estimate the minimum ecological flow and Habitat Simulation model to preserve the ecological potential of the Jajroud River. In this regard, based on the research framework, after hydrological analysis and field observations, a habitat suitability model was developed for the target species and finally, habitat simulation was performed by combining ecohydraulic and hydrological indices of flow and analysis of flow - habitat physics time series using suitability curves. Based on the results, to maintain optimal conditions and protect the ecosystem components and habitat of biological communities, using the River2D model range of flow regime required to provide habitat ecological potential Squalius namak, it should be located along the Jajroud River between 1.24 to 18.55 m3/s, with mean annual flow 5.91 m3/s (86.7 Percent Mean Annual Flow). It is noteworthy that the Tennant methods should be used with caution in summer because this method offers between 9 and 96 percent of the mean annual flow. Finally, it was concluded that other methods of providing environmental flow provide values above 25% of the mean annual flow, which provide better protection of the stream for aquatic habitats. In contrast, the River2D ecohydraulic model can provide a general idea of habitat suitability across different river basins with respect to changes in natural flow regimes and the achievement of ideal and optimal flow conditions.
    Keywords: Habitat suitability, Hydrological Index, River Ecology Regime, Water resources
  • Parisa Shahinrokhsar *, Hasan Shokri Vahed, Naser Sharafi Pages 1301-1310
    Irrigation management plays an important role in the performance and productivity of rice water consumption. This experiment was conducted to investigate the effect of irrigation time on yield and of Ratoon Hashemi cultivar in the form of a factorial design with three replications and in three crop years at the Rice Research Institute (Rasht). Irrigation treatment was at three levels of permanent flooding (I1), capillary cracking (2 mm) (I2) and coarse cracking (5 mm) (I3). The results of compound analysis of variance showed that all quantitative and qualitative traits of Raton rice were significantly affected by the test years. In general, due to the right temperature and hours of sunshine, ratoon growth conditions in the first year of the experiment were better than in the other two years, which positively affected plant height, cluster length and 1000-grain weight, increasing grain yield by 1122 kg / ha. The effect of irrigation management on ratoon yield and yield components also showed that coarse crack irrigation increased yield by 463.4 kg / ha compared to other treatments. Also, the highest plant height of 104.8 cm was obtained from flood irrigation. Irrigation management was not effective on other traits such as 1000-grain weight, straw yield, cluster length and harvest index. The highest water consumption efficiency in the first year was 0.69 kg / m3/ha and the lowest in the third year was 0.41 kg / m3 / ha. Also coarse crack irrigation treatment compared to permanent flood irrigation treatment increased water efficiency by 34%
    Keywords: Water productivity, Capillary Cracking, Coarse Cracking, Drought stress, Yield
  • Hassan Sayyahi, Aslan Egdernezhad *, Niazali Ebrahimipak Pages 1311-1321
    Crop Models are useful tools for simulation of crops to environmental factors. In order to use crop model, it is necessary to evaluate their accuracies and efficiencies. So, the study was conducted to evaluate the accuracy and efficiency of AquaCrop and SWAP models for simulation of sugar beet under different irrigation intervals. Irrigation in four intervals (I1: 6, I2: 9, I3: 12 and I4: 15 days) during three continues year (Y1: first years, Y2: second year and Y3: third year) at Feiz Abad research station in Qazvin were studied. First year data was used for calibration and second and third year data were used for validation of both models. Results showed that both AqauCrop and SWAP had underestimate error for simulation of yield and water productivity. AquaCrop model (RMSE=1.79 ton.ha-1) had better accuracy compared to SWAP (RMSE=1.85 ton.ha-1) for simulation of yield. According to NRMSE, accuracy of both models was the same and classified in very good group. Efficiencies of both models (EF=0.99 and d=0.99) were acceptable. Regarding the results, it is proposed to use both models for simulation of sugar beet yield and water use efficiency.
    Keywords: Crop Modeling, Irrigation management, Qazvin, Sugar Beet Cultivation
  • Yazdan Khodarahmi *, Zeynab Hamid, Amir Soltani Mohamadi Pages 1322-1335
    The presence of nitrate in water resources is one of the most important global concerns, so it can be very helpful to prevent it from entering the water using materials such as hydrocar, biochar, zeolites and superabsorbents. For this purpose, this study with four treatments at 3 different levels and 4 repetitions was conducted in 2019. In this study, 36 PVC pipes with diameter and height of 10.5 and 50 cm, respectively, were used at research farm Faculty of Water Sciencs Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz. Treatments included hydrocar (H), biochar (B), potassium zeolite (Z), and superabsorbents of type A200 (S) at three levels (M0, M2, and M5, respectively, including zero, 2, and 5 g / kg soil), respectively. The duration of the experiment included 10 irrigations, and at the end of each irrigation, the output nitrate was measured. The results showed that the effect of superabsorbent, zeolite and biochar in all irrigations and hydrocar other than irrigation 4 and 6 at 5% level was significant on reducing nitrate leaching. SM2 and SM5 treatments were 42% and 58%, respectively, ZM2 and ZM5 treatments were 20% and 29%, respectively, BM2 and BM5 treatments were 30% and 43%, respectively, and HM2 and HM5 treatments were 20% and 31%, respectively, compared to control treatment was effective in preventing nitrate leaching. In general, superabsorbent treatment is recommended due to higher absorption.
    Keywords: Nitrate leaching, Modified biochar, Zeolite, Superabsorbents. Modified hydrochar
  • Mohammadjavad Bayat, Saman Javadi *, Seied Mehdy Hashemy Shahdany, Yousef Hassani, Mohammadebrahim Banihabib Pages 1336-1347
    Excessive extraction of aquifers to produce agricultural products is reduced the amount of water in groundwater sources, in the manner that this amount decreasing follows irreversible effects in various areas. In order to decreasing difficulties resulting from decrease in amount of aquifer deciding in considerable level is needed. This matter has made balancing of aquifers as one of the important factors in water resources management. In this study, in order to recovery of groundwater sources and implementing extraction reduction in country's aquifers, as one of the equilibrium projects, optimization the cultivation pattern with economical approach and investigation changes farmer's profit with exploitation reduction scenarios to 1%, 3% and 5% From two popular perspectives and analytical comparisons between them is done in 1395. For optimize the cropping pattern, two perspectives of changing the cropping pattern have been used by NLP method and reduction of cultivated subspecies, and using PMP optimization method. results of using extraction reduction scenarios in Qazvin plain's aquifer, which has yearly deficiency to the value of 376 MCM showed that in the scenarios of groundwater extraction, the values of 21.2, 63.7 & 106.6 MCM of extraction are reduced from the aquifer of the case study. Also, the results of the analysis of the two planning methods showed that the NLP optimization model, gaining more economical profits than the PMP model.
    Keywords: Nonlinear programming (NLP), Optimization of cropping pattern, Positive Mathematical Programming (PMP), Reduction of aquifer exploitation
  • Hojjat Allah Yonesi, Hossein Yousefi, Azadeh Arshia, Yazdan Yarahmadi * Pages 1348-1361

    Estimation of runoff from atmospheric rainfall has a special importance in hydrology studies, watershed management and soil science water conservation. In order to efficiently manage the watershed, the need to investigate the efficiency of hydrological models is more effective. The software package RRL is designed to simulate the runoff relationships of the basin and consists of five sub-conceptual models. In this study, conceptual models of AWBM, SACRAMENTO, SIMHYD, SMAR and TANK were used for Silakhor plain watershed (Rahim Abad station). The daily data of precipitation, evaporation and discharge were used in the statistical period of 1998 to 2018. For all conceptual models, from 1998 to 2000, as a balance period, from 2001 to 2013 as calibration and from 2014 to 2018, it was selected as the verification period. In the SIMHYD model, the Nash-Sutcliffe coefficient in the Multi Pattern Search Start method in the calibration and validation stages were 0.70 and 0.68, respectively, which indicates the relative ability of this model to simulate runoff among other models. In the TANK model, calibration and validation using Genetic Algorithm were 0.47 and 0.44, respectively, which had the lowest efficiency among the models. The results showed that in the different optimization methods, the Multi Pattern Search Start method provides better results.

    Keywords: Genetic Algorithm, Runoff Precipitation, RLL Toolkit, optimization, Silakhor plain
  • Mehdi Malekmahmoudi *, Ali Ahmadi Badejani, Taher Rajaee, Mohammad Javadi Rad Pages 1362-1375

    In this study, an Analytical program has been conducted to identify the behavior of of amplitude aquifer to different water turbulence and find a relationship for optimal groundwater abstraction of this aquifer. The geographic information system is first used to process geological, hydrological, and hydrogeological data, and then the MODFLOW-2000 code is used to simulate the flow. After the initial simulation, the hydraulic conductivity parameter in a stabilized steady situation (April 2005) and in a unstable situation (2004-2005) The hydraulic conductivity parameter and the discharge coefficient, in particular, were measured. Then, for a period of 18 months, with the data of 2012-2013 and for the optimized parameters, the validation test was performed. Two different management scenarios for a 102-month period were defined to predict groundwater level fluctuations and the effect of water pumping from the domain aquifer. The results of the numerical model analysis show that if the aquifer is operate with the current situation, the sharp drop in water in the aquifer and the gradual drying of the aquifer will continue in the future, so that the maximum and minimum drop limit of observation wells number 5 und 3 is respectively 12/20 meters and 1.70 meters. Of course, lowering the discharge pumping rate will improve this situation. Therefore, considering that the range amplifier is fully developed, the power supply-pumping diagram was drawn. The results show that by using the nutrition-pumping diagram, the water level can be controlled to a certain extent by considering economic and environmental issues and the areas of aquifer that are close to the aquifer (trava boundaries) are affected and the wells operating in this area have the least effect on the drop in water level.

    Keywords: numerical simulation, Groundwaters modelling, Damanh Aquifer, Water level fluctuations, MODFLOW2000
  • Amin Amirashayeri, Javad Behmanesh *, Vahid Rezaverdinejad, Nasrin Fathollahzadeh Attar Pages 1376-1390

    Evapotranspiration (ET) is one of the essential components of the hydrological cycle, which plays a crucial role in the study of a watershed water balance. In calculating the water requirement of plants, it is essential to calculate the reference evapotranspiration, and then, the crop evapotranspiration is estimated using the calculated value. In the present research, for accurate determining of daily reference evapotranspiration of Lake Urmia watershed, three stations of the watershed, including Urmia, Mahabad, and Khoy, were selected and daily reference evapotranspiration values were calculated based on the standard FAO-Penman-Monteith method. The best input parameters for modeling reference evapotranspiration were selected based on Malo’s coefficient. The MT model, which is used in the current study, is one of the inference-classification algorithms. To deal with the complexity and instability of time series data, the empirical mode decomposition (EMD) preprocessing algorithm was used. The results of the methods were compared with the empirical relationships of Romanenko and Schendel. The results of this study show that although the tree modeling method performs relatively equal and sometimes weaker than the ANN method, the combination with EMD technique increases the accuracy of the model and reduces the error in daily ET0 prediction. According to the results, the EMD-MT method in correlation coefficient index for Urmia, Mahabad, and Khoy stations increased 1.02%, 4.39%, and 2.04%, respectively. Also, among the empirical relations, the Romanenko relation is more accurate than the Schendel equation, and it is a reliable empirical model.

    Keywords: empirical mode decomposition, Reference Evapotranspiration, Model tree, prediction
  • Mohsen Dahmarde Ghaleno, Hekmatnia Hekmatnia * Pages 1391-1404

    Water scarcity is a prominent feature of arid and semi-arid regions that jeopardize agricultural production. Therefore, efficient management and use of water resources in agricultural production is essential. One way to manage and increase water use efficiency (WUE) in agriculture is to determine the amount of water used in the production process of agricultural crops, which is used to calculate the amount of water consumed in crop growth stages from the virtual water index. Therefore, the purpose of this study is to calculate the water use efficiency (WUE) of agricultural products in the Khash region under the virtual water and water footprint approach. Therefore, the water requirement was first obtained using the CROPWAT model. Then, the volume of virtual water, green water footprint, and blue water were calculated using Data Envelopment Analysis (DEA) to calculate water use efficiency. The results showed that 20.15% of the total water requirement of Khash agricultural crops is provided by green water and 79.85% by water. The virtual water content of crop production in this region is 853 m3/ton and the water footprint shows the total amount of water harvested for agricultural production is 133.554 million m3. The DEA results show that the average water use efficiency of crops in the Khash region is 70.8%. Corn, potato, onion, tomato, eggplant, melon and watermelon, alfalfa, forage corn, and sorghum with efficiency score 1 Component of efficient crops and dates, grapes, wheat, rice, and barley were among the inefficient products. Using the Fair Ranking Method (FRM) we found that the least efficiency was related to dates and the highest to sorghum product. Finally, it was found that products with a higher water footprint had a lower water use efficiency.

    Keywords: Green water, Blue water, water footprint, Effective Precipitation, Efficiency
  • Bijan Kamaei Abbasi, Saeed Reza Khodashenas *, Mohammad Heidarnejad Pages 1404-1416

    The Piano key weirs are new types of weirs which have a high discharge capacity and are more economical and highly efficient.in the current study, to determine the effects of geometrical parameters of ratio of input key on discharge coefficient,180 experiments have been done on two-cycle and three-cycle weirs under different hydraulic conditions. The results of the study indicated that by increasing hydraulic load, at first discharge coefficient increases and then it decreases. Discharge coefficient in the piano key weir also increases to 26% by increasing ratio of input key to output key from 0.8 to 1.25.the analysis of number of cycles revealed that the maximum rate of discharge coefficient for two-cycle weir was between 0.6 and 0.76 and for three-cycle weir was between 0.4 and 0.59.throuout the whole process, the performance of two-cycle weir was much better than three-cycle weir since the discharge coefficient of it was 29%.the reasons for this are the complexity of discharge conditions in three-cycle weir, more streamlines interference, local immersion , more energy loss and the increasing number of cycles in a specified width with the same effective length. The optimum condition of A-type piano key weir in terms of the simultaneous effect of weir slope and ratio of input width to its output using triangular nose has been examined. The analysis of findings showed that a piano key weir with a ratio of key width of 1.25 and a slope of 25.2% with a triangular nose is the best combination for the maximum rate of discharge coefficient.

    Keywords: piano key weir, Discharge coefficient, Width ratio of key, Hydraulic Model
  • Mohammad Jalali, Ramin Fazloula *, Alireza Emadi Pages 1417-1428
    Quadratic weir is one of the unique types of available thin plate weirs that can be used for flow measuring in water transmission channels, irrigation networks and urban runoff networks because of its unique capabilities. In this research with the aim of investigation the effect of side contraction ratio on discharge coefficient of this weir, the flow through a quadratic proportional (chimney) weir in a rectangular channel with 10 bed widths and with side openness ratios of 10 to 100 percent, is simulated in 3D by ANSYS FLUENT software and has been calibrated using similar laboratory results. After measuring of water depth at the upstream channel for different passing discharges in each channel widths, The average of discharge coefficient in range of water depth between two to three times the height of triangle basin was calculated and results showed that in side openness ratio between 10 to 30%, the discharge coefficient value was 0.6 with no change, but with the increase in the cross-sectional openness ratio from 30% to 100%, the discharge coefficient increased and its final value in the 100% openness was 0.65. Finally an experimental relationship was proposed to correct the discharge coefficient based on the side openness ratio.
    Keywords: Ansys Fluent, Discharge Coefficient Correction, Quadratic Proportional Weir, Side Contraction Ratio
  • Seyede Tina Mortazavinia *, Alireza Karbasi Pages 1429-1438

    Water as a vital resource is one of the most important factors for growth and development in human societies. Mashhad plain is one of the critical plains of Iran that the drought of the past years has caused the level of aquifers to drop. This study aims to investigate the factors affecting water demand in the Mashhad plain. Necessary statistics and information for this purpose were collected by the Ministry of Jihad for Agriculture and the Meteorological Department of Khorasan Razavi Province for the dominant crops in the region's cultivation pattern, including wheat, barley, tomatoes, alfalfa, cucumbers and potatoes. In order to determine the amount of water required by the products, the net water demand index, which is a function of evaporation, humidity, rainfall and wind speed, and NETWAT software were used. The factors affecting the net water requirement of these products were investigated using the Sur panel pattern. The net estimated need for the model was used as the amount of water demand. The spatial panel pattern was used to investigate the factors affecting this index. The meaningful of the Neighborhood Variable (Rho) indicates that the pattern under study is spatial and that the use of classical patterns is difficult. The results of the data analysis show that as the price of water, the cost of irrigation, the cost of chemical fertilizers and the cost of renting land increase, the amount of demand for irrigation water decreases and the excessive consumption of water is prevented.

    Keywords: Spatial panel pattern, Sur panel pattern, Water Demand, Mashhad plain
  • Marefat Mostafavi Rad *, Amin Nobahar, Mehran Gholami, Abotaleb Rahbar Ziabary, Habib Jahansaz, Ebrahim Akbarzadeh, Shayegan Adibi Pages 1439-1447

    In order to determine the best irrigation method to improve growth and physiological traits of some promising peanut (Arachis hypogea L.) lines in Guilan province, two experiments carried out in 2017 - 2018 cropping seasons as split plot based on randomized complete block design with three replications in Rasht, Iran. Two irrigation methods including of cretaceous (conventional) and furrow (ridge) methods and five promising peanut lines ( 128, 176, 192, 201 and 208) comprised experimental treatments as main and sub plots, respectively. Results showed that cretaceous irrigation method caused to increase pod numbers per plant (26.46). In this experiment, peanut 192 line produced the greatest seed yield (3128 kg/ha), seed unmber per pod (2.08) and biological yield (8983 kg/ha) in response to cretaceous irrigation method. In addition, the greatest seed oil content (52.94 %) was obtained under conventional cretaceous irrigation method. In general, results showed that the cretaceous (conventional) irrigation method of peanut enhanced seed numbers per pod, seed yield and biological yield of peanut promising lines under region climatic condition.

    Keywords: Agronomic Traits, Irrigation methods, Peanut, Promising lines
  • Mohamad Reza Madadi *, Shapoor Kouhestani, Mohammad Jadavi, Mohammad Zakariayi Pages 1448-1459

    The high rate of evaporation from water surfaces, especially in hot and dry areas, is one of the most important challenges which the water resources managers are facing with. Jiroft is one of these areas where the evaporation rate reaches five to six times the global average. This region is one of the most important agricultural hubs in the country and has a large number of water storage pools for agricultural purposes, which a large volume of water are wasted annually due to the evaporation induced by high sunlight, high temperatures, long hours of sunshine and relatively strong winds. In the present study, the effect of two types of artificial (granular polystyrene) and natural (Cordia myxa leaves) cover on the intensity of evaporation from the water surfaces of this region (study location: Jiroft University’s research farm) in the hottest days of the year (May 15 Until June 15). The effect of each of these covers on the five densities of 10, 25, 50, 75 and 100% and three replications was investigated and the results were compared with the reference (without cover) test. The results of comparing the means and statistical analysis with the least significant difference (LSD) test showed that both types of covers in all densities had a significant effect on the reduction of evaporation. Comparison of the daily evaporation rate of covered treatments compared to reference test showed that artificial covers performed better than the natural covers in reducing the evaporation. The results of monthly evaporation showed that artificial and natural covers at 100% density, reduced evaporation by 29% and 24%, respectively, compared to the reference test.

    Keywords: Jiroft, Evaporation Rate, Physical Cover, field study, Replication-Treatment
  • Ali Mohtashami, Seyed Arman Hashemi Monfared *, Gholamreza Azizyan, Abolfazl Akbarpour Pages 1460-1474

    Having a pervasive knowledge about the groundwater balance conducts the engineers and managers to have an optimal management about these resources. In the present study, with using meshless local Petrov-Galerkin, one of the meshless methods in the field of fluid dynamic, groundwater balance is computed for a real field aquifer. The independency of this method from meshing the domain, removes the drawbacks and errors come from meshing state and improves the accuracy of results. The case study is Birjand unconfined aquifer located in South Khorasan province, east of Iran. After groundwater flow simulation and model calibration in one year 2011-2012 with monthly time step, the groundwater head is computed for each month and compared with the results of finite difference method (FDM). RMSE, MAE and ME criterion are calculated for both methods. They are 0.757m, 0.573m, -0.08m for MLPG method and 1.197m, 1.434m, 0.159m for FDM, respectively. The higher results of MLPG shows more correspondence of this method to real condition of aquifer. Finally, the input and output volume of water are computed for the aquifer. They are almost 91 and 88 MCM respectively. Therefore, the value of groundwater balance is computed. It was 3 MCM with minus sign which indicated the higher amount of output regarding to inputs.

    Keywords: Balance Computation, Groundwater flow Simulation, MLPG numerical method, unconfined aquifer
  • Mahdi Mokari *, Majid Taherian Pages 1475-1486

    This research was conducted as a split plot experiment based on completely randomized design with three replications at natural resources and agricultural research center of Kashmar. Irrigation treatments including full irrigation (i.e. providing 100% irrigation water requirement of plant), 80, 60 and 40% irrigation water requirement were as main plots and plant density treatments including density of 10, 20 and 30 plants per square meter were as sub-main plots. The results showed that irrigation treatments and plant density were significant on some traits such as plant height, 1000-grain weight, grain yield and water productivity (WP) at one level percentage (p < 0.01). Interaction of irrigation treatments and density was only significant on biologic yield and panicle no. per plant. The highest grain yield and WP with quantities of 3395 Kg/ha and 0.87 Kg/m3 respectively, was observed for full irrigation treatment and density of 10 plants per square meter. In all of the irrigation treatments by increasing the plant density, the biologic yield decreased significantly. There was no significant difference among the harvest index in all of the deficit irrigation treatments. Considering the effect of drought stress and increasing of plant density was significant in grain yield and WP reduction, it is recommended that full irrigation method and density of 10 plants per square meter was applied for planting of grain millet in Kashmar region.

    Keywords: Deficit irrigation, Grain yield, Harvest index, Water productivity
  • Ghazaleh Vafaei, Hossein Babazadeh *, Shahram Ashrafi, Ebrahim Pazira Pages 1487-1498
    The clay pipe sub-surface irrigation has been considered due to reduced evaporation from the soil surface and effective use of water in arid and semi-arid regions such as Iran. Due to the ambiguous dimensions of this method of irrigation in different soil texture a two-year study was conducted aimed to investigate the effect of two water qualities with electrical conductivity of 0.346 87 and 3.78 dS/m on emission of clay pipes respectively, under laboratory and field conditions with three types of clay loam, sandy loam and loamy texture at two meters hydrostatic pressure. The laboratory results of emission measurements resulted in a multivariate model for predicting long-term final pipe emission. Also, water salinity significantly changed the parameters of the equation, hence confirming the effect of salinity on pipe emission reduced. The field results of pipe emission were significantly affected by two water qualities. The significant point in this study is the significant reduction in initial emission in saline water use compared to low salinity water. On the other hand, a mathematical regression relationship was found with high correlation between initial and final pipe emission in both water qualities under field conditions for total water volume. Also, the emission reduction rate over time was identical in pipe with different emission follows the regression model with high coefficient of determination in laboratory and field. The study of emission of clay pipes in laboratory and field showed the susceptibility of these pipes to reduced emission even in low salinity water use, even showed that the amount of pipes in the long run will be significantly reduced, which should be replaced according to the salinity of water, irrigation and soil type.
    Keywords: Subsurface irrigation, Salin water, Pipe performance, Model prediction