فهرست مطالب

مدیریت آب و آبیاری - سال دهم شماره 3 (زمستان 1399)

مجله مدیریت آب و آبیاری
سال دهم شماره 3 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/01/24
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مینا نصیری، حمید کاردان مقدم، مهدی حمیدی* صفحات 365-379
    یکی از مسایل و مشکلات در آبخوان های ساحلی نفوذ آب از طرف دریا به آبخوان است. لذا شناخت جامع و مدیریت منابع آب زیرزمینی در اینگونه آبخوان ها جهت توسعه پایدار بسیار حایز اهمیت است. در این راستا، پژوهش حاضر با هدف ارایه چارچوبی جهت رتبه بندی گزینه های مدیریتی و انتخاب گزینه برتر برای کنترل نفوذ آب شور در آبخوان ساحلی تجن تهیه شده است. در ابتدا معیارهای درنظرگرفته شده شامل معیارهای فنی، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی با استفاده از روش SWARA وزندهی و اهمیت آن ها مشخص شد. نتایج روش نشان SWARA داد که معیار زیست محیطی با وزن 28/0 اهمیت بیشتری نسبت به سایر معیارها دارد. در ادامه از روش COPRAS برای رتبه بندی و انتخاب گزینه برتر مدیریتی استفاده شد. براساس نتایج حاصل از روش COPRAS، گزینه های کاهش پنج درصدی پمپاژ، کاهش 10 درصدی پمپاژ و تغذیه مصنوعی در رتبه های اول تا سوم قرار گرفتند. جهت ارزیابی اثر گزینه برتر بر نحوه حرکت شوری با استفاده از مدل SEAWAT، ابتدا تغییرات تراز آب زیرزمینی و غلظت شوری به ترتیب با مدل های MODFLOW و MT3DMS شبیه سازی شد. نتایج حاصل از اجرای سناریوی برتر با استفاده از مدل SEAWAT نشان دهنده کاهش حرکت گوه شوری بود.
    کلیدواژگان: پبشروی آب شور، تصمیم گیری چند معیاره، مدل سازی آب زیرزمینی، SWARA-COPRAS
  • حمید زارع ابیانه*، اعظم دانایی، سمیرا اخوان، مهدی جوزی صفحات 381-395
    ارزیابی عملکرد سامانه های آبیاری تحت فشار یکی از راه کارهای مهم به منظور مدیریت مصرف آب در مزرعه می باشد. در این پژوهش پنج سامانه آبیاری بارانی، پنج سامانه قطره ای و دو سامانه نواری قطره ای به منظور ارزیابی فنی و هیدرولیکی در اراضی کشاورزی شهرستان همدان انتخاب شدند. ارزیابی ها براساس روش مریام و کلر انجام شد. شاخص های مورد اندازه گیری برای سامانه های بارانی شامل ضریب یکنواختی کریستیانسن (CU)، یکنواختی توزیع (DU)، راندمان پتانسیل کاربرد آب (PELQ) و راندمان واقعی کاربرد آب در ربع پایین (AELQ) بود. شاخص های مورد اندازه گیری برای سامانه های قطره ای نیز شامل ضریب یکنواختی (EU)، ضریب کاهش راندمان (ERF)، راندمان پتانسیل کاربرد آب در ربع پایین و راندمان واقعی کاربرد آب در ربع پایین بود. مقدار شاخص های CU، DU، PELQ و AELQ برای سامانه های بارانی به ترتیب در دامنه 1/80- 6/65، 4/65- 1/53، 7/55- 1/31 و 5/52- 3/28 درصد حاصل شد. در سامانه های قطره ای نیز مقادیر EU، ERF، PELQ و AELQ در دامنه 7/65- 4/43، 3/1- 8/0، 1/59- 1/39 و 0/73- 0/34 درصد به دست آمد. نتایج نشان داد در تمامی سامانه ها، راندمان های مورد بررسی کمتر از حد انتظار بود که از جمله دلایل این امر می توان به طراحی نامناسب، متفاوت بودن سامانه اجرا شده با سامانه طراحی شده، تاثیرگذاری عوامل اقلیمی نظیر سرعت باد، مشکلات بهره برداری نظیر عدم اهمیت کشاورزان به تنظیم فشار، استفاده از لوازم نامناسب و عدم بازبینی های دوره ای به دلیل سطح پایین آگاهی، عدم آموزش و نارسایی های اقتصادی اشاره نمود.
    کلیدواژگان: ارزیابی آبیاری بارانی، ارزیابی آبیاری قطره ای، راندمان، یکنواختی توزیع
  • فاطمه حیدری، تیمور سهرابی*، حامد ابراهیمیان، حسین دهقانی سانیج صفحات 397-409
    کاربرد شیوه‏ های نوین آبیاری، کم‏آبیاری و استفاده از ارقام مقاوم‏تر نسبت به تنش‏های خشکی، از راه‏کارهای افزایش بهره‏وری مصرف آب در بخش کشاورزی است. برای بررسی سطح آبیاری و نوع هیبرید ذرت، بر بهره‏وری مصرف آب در تولید ذرت علوفه‏ای و دانه‏ای، این پژوهش در سال زراعی 1396 و در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران (کرج) انجام شد. تیمارهای اصلی شامل دو سطح آبیاری 100 و 80 درصد نیاز آبی در سامانه آبیاری قطره‏ای زیرسطحی، تیمارهای فرعی شامل سه هیبرید ذرت KSC704، KSC600 و KSC400 و طرح آزمایش های آن بر اساس کرت‏های خردشده بر پایه بلوک‏های کامل تصادفی بود. صفات موردمطالعه عملکرد علوفه‏تر، زیست‏توده و دانه، بهره‏وری مصرف آب در تولید علوفه‏تر، بهره ‏وری مصرف آب در تولید زیست‏توده و دانه، وزن هزار دانه و شاخص برداشت بود. نتایج حاصل از آن نشان می‏دهد که اثر سطح آبیاری بر صفات اندازه‏گیری شده غیر معنی‏دار و اثر هیبرید بر آن‏ها در دو سطح آبیاری، معنی‏دار گردید. بیشترین مقدار بهره‏وری مصرف آب در تولید زیست‏توده برابر 37/4 کیلوگرم بر مترمکعب در هیبرید KSC600 و بیشترین بهره‏وری مصرف آب در تولید دانه برابر 43/2 کیلوگرم بر مترمکعب در هیبرید KSC704 (با قرارگیری با هیبرید KSC400 در یک گروه آماری) و در سطح آبیاری 80 درصد حاصل شد. همچنین هیبرید KSC400 با قرارگیری در گروه آماری مشترک با هیبرید KSC704، بیشترین وزن هزار دانه را به مقدار 3/537 گرم داشت. کم‏آبیاری تا 80 درصد نیاز آبی با استفاده از سامانه آبیاری زیرسطحی هیچ‏گونه اثر معناداری بر عملکرد هیبریدهای ذرت نداشت.
    کلیدواژگان: تنش رطوبتی، سامانه‏ های نوین آبیاری، کارایی مصرف آب، کم آبیاری
  • مریم براتی مقدم، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی صفحات 411-427
    حل مسئله معکوس انتقال آلاینده به دلیل ویژگی های خاصی همچون عدم وجود پاسخ، عدم یکتایی پاسخ و عدم پایداری بسیار مشکل و چالش برانگیز است. با توجه به پیچیدگی های مسئله مذکور، معمولا فرضیات و ساده سازی هایی در روند حل صورت می گیرد که در نهایت منجر به ارایه روش هایی می گردد که قابلیت بسط و توسعه برای کاربرد در شرایط واقعی را ندارند. در این تحقیق، روشی کاربردی برای تشخیص منابع آلاینده در رودخانه ها تحت شرایط واقعی، با لحاظ نامنظمی مقاطع و غیرماندگاری جریان و با در نظر گرفتن تاثیر توامان فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی انتقال، توسعه داده شده است. چارچوب احتمالاتی روش ارایه شده، امکان تخمین مشخصات منبع در لحظه های زمانی بیشتر از تعداد داده های مشاهداتی و همچنین در نظر گرفتن عدم قطعیت موجود در نتایج مدل ناشی از خطا در داده های مشاهداتی را فراهم می آورد. با توجه به این که در حل معکوس معادله انتقال، حل مستقیم آن نیز موردنیاز است، در ابتدا حل معادلات جریان و جابه جایی-پراکندگی با استفاده از روش عددی تفاضل محدود صورت گرفته و سپس معادله معکوس انتقال به منظور شناسایی منابع آلاینده موجود، با استفاده از روش ژیواستاتیستیک حل می شود. نتایج اجرای مدل برای سه مثال فرضی و دو سری داده واقعی، حاکی از دقت مطلوب و پایداری عددی بالای مدل دربازیابی مشخصات منابع آلاینده حتی شرایط پیچیده و نزدیک به واقعیت و با استفاده داده های مشاهداتی ناقص و دارای خطا بود. میزان عدم قطعیت در بازیابی مشخصات منابع آلاینده هم از طریق محاسبه بازه اطمینان 95 درصد در نظر گرفته شد.
    کلیدواژگان: بازیابی مشخصات منبع آلاینده، جریان غیرماندگار، مساله معکوس، معادله ی جابه جایی پراکندگی
  • حسین ریاحی مدوار* صفحات 429-442
    تخمین بار بستر در کانال های با شیب تند و رودخانه های کوهستانی، بعلت پیچیدگی های فرآیند احتمالاتی انتقال رسوب و محدودیت تحقیقات در شیب های تند، دارای اهمیت ویژه ای است. اغلب معادلات باربستر برای کانال های با شیب ملایم توسعه یافته اند. انتقال باربستر در کانال های با شیب تند علاوه بر تاثیر پذیری از مشخصات تصادفی جریان آشفته و توزیع تصادفی ذرات رسوب، تحت تاثیر شیب طولی بستر است. احتمال آستانه حرکت در شیب تند نسبت به شیب ملایم متفاوت است و کمتر به شرایط احتمالاتی آستانه حرکت در آنها پرادخته شده است. در این تحقیق از رویکرد احتمالاتی برای توسعه روابط احتمال آستانه های حرکت سه گانه غلتش، لغزش و جهش در شیب های تند استفاده شده و مدلی تحلیلی احتمالاتی برای تخمین باربستر در رودخانه های با شیب تند براساس توزیع احتمال نرمال نوسان سرعت لحظه ای ارایه شده است. واسنجی نتایج مدل در مقایسه با نتایج 564 سری داده آزمایشگاهی در کانال های با شیب یک تا 20 درصد، نشان داد احتمال کل انتقال رسوب مجموع وزن دار سه احتمال آستانه حرکت غلتش، لغزش و جهش است. مقایسه باربستر تخمینی مدل با مقادیر واقعی نشان داد، مدل توسعه یافته با R2=0.92 و RMSE=3.52 دقت مطلوبی در تخمین باربستر در کانال های با شیب تند دارد و مقایسه نتایج آن با نتایج شش معادله باربستر، نشان از دقت و عملکرد بهتر رویکرد پیشنهادی دارد. از مهمترین دستاوردهای این پژوهش، توسعه یک رویکرد تحلیل احتمالاتی برای تخمین باربستر است. مدل تحلیلی احتمالاتی توسعه یافته قابلیت کاربرد در تخمین باربستر در آبراهه های کوهستانی با شیب تند را دارد.
    کلیدواژگان: احتمال جهش، احتمال غلتش، احتمال لغزش، انتقال بار بستر، رودخانه کوهستانی، شیب تند
  • سعید ناصری، هوشنگ قمرنیا*، رضوان خسروی، یزدان محمدی، فرهنگ سرگردی صفحات 443-452

    چکیده تخمین میزان دقیق تبخیر و تعرق در برنامه ریزی آبیاری و تعیین دور آبیاری از اهمیت فراوانی برخوردار است. از طرفی روش های متفاوتی برای برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه مرجع وجود دارد. هدف از این مطالعه ارزیابی روش های ترکیبی به منظور معرفی روش برتر در تخمین تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه مرجع در اقلیم های خشک، نیمه خشک، نیمه مرطوب و مرطوب ایران است. در این تحقیق بر اساس آمار اخذ شده از ایستگاه های سینوپتیک کشور در بازه زمانی سال های 1374 لغایت 1393 و با استفاده از روش های ترکیبی، میزان تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه مرجع محاسبه و با روش پنمن مانتیس فایو 56 مقایسه شده است. نتایج نشانگر آن است که کلیه روش ها به غیر از روش بوزینگر وان باول، همبستگی خوبی با روش پنمن مانتیس فایو 56 دارند R^2>0.96 . دقت روش بوزینگر وان باول در کلیه مناطق با مقادیر RMSE و MAE به ترتیب بزرگ تر از 9/0 و 55/0 میلی متر در روز می باشد. در مناطق خشک، مرطوب و نیمه مرطوب ایران روش های پنمن 1948 و پنمن کیمبرلی 1972 با مقادیر RMSE و MAE کمتر از 39/0 میلی متر در روز و در مناطق نیمه خشک ایران روش های پنمن کیمبرلی 1972 و پنمن 1948 با مقادیر RMSE و MAE کمتر از 35/0 میلی متر در روز به ترتیب بالاترین دقت را دارا می باشند.

    کلیدواژگان: اقلیم نمای دومارتن، بوزینگر وان باول، پنمن رایت، پنمن مانتیس فائو 65
|
  • Mina Nasiri, Hamid Kardan Moghaddam, Mehdi Hamidi * Pages 365-379
    One of the problems in coastal aquifers is seawater intrusion into fresh-water aquifers. Therefore, comprehensive knowledge and management of groundwater resources in such aquifers is very important for sustainable development. In this regard, the present study has been prepared with the aim of providing a framework for ranking management alternatives and selecting the best alternative for controlling the seawater intrusion in the Tajan coastal aquifer. Initially, the considered criteria including technical, economic, social and environmental criteria were weighted using SWARA method and their importance was determined. The results of SWARA method showed that the environmental criterion with a weight of 0.28 is more important than other criteria. Then, The COPRAS method was used to rank and select the top management alternatives. Based on the results of the COPRAS method, the alternatives of 5% reduction in pumping, 10% reduction in pumping and artificial recharge were ranked first to third. To evaluate the effect of the best alternative on salinity movement using SEAWAT model, first groundwater level changes and salinity concentration were simulated with MODFLOW and MT3DMS models, respectively. The results of the implementation of the best alternative using the SEAWAT model showed a decrease in salinity wedge movement.
    Keywords: Groundwater Modeling, MCDM, Seawater intrusion, SWARA-COPRAS
  • Hamid Zare Abyaneh *, Aazam Danaii, Samira Akhavan, Mehdi Jovzi Pages 381-395
    Evaluating the performance of pressurized irrigation systems is one of the important strategies for managing farm water consumption. In this study, 5 sprinkler irrigation systems, 5 drip irrigation systems and 2 tape drip irrigation systems were selected for technical and hydraulic evaluation in agricultural lands of Hamedan. Evaluations were based on the Merriam and Keller method. Measured indices for sprinkler irrigation systems included Christiansen uniformity coefficient (CU), distribution uniformity (DU), potential application efficiency of low quarter (PELQ) and application efficiency of low quarter (AELQ). Also, Indicators measured for drip irrigation systems included uniformity factor (EU), efficiency reduction factor (ERF), potential application efficiency of low quarter and application efficiency of low quarter. The values of CU, DU, PELQ and AELQ for sprinkler irrigation systems were 65.6-80.1, 53.1-65.4, 31.1-55.7 and 28.3-52.5 percent, respectively. Also, the values of EU, ERF, PELQ and AELQ for drip irrigation systems were obtained in the range of 43.4 to 65.7, 0.8 to 1.3, 39.1 to 59.1 and 34.0 to 73.0 percent respectively. The results showed that in all systems the efficiencies under study were lower than expected, which can be attributed to improper design, the difference between the implemented system and the designed system, the impact of climatic factors such as high wind speed, operational problems such as the lack of adjust pressure by farmers, the use of inappropriate equipment and the lack of periodic reviews due to low levels of awareness, the lack of education and economic failures.
    Keywords: Distribution uniformity, Efficiency, Evaluation of drip irrigation, Evaluation of sprinkler irrigation
  • Fatemeh Heydari, Teymour Sohrabi *, Hamed Ebrahimian, Hossein Dehghanisanij Pages 397-409
    The use of modern irrigation methods, deficit irrigation, the use of cultivars more resistant to drought stress, are ways to increase water use efficiency in agriculture. To study the effect irrigation level and type of maize cultivar on water use efficiency in forage and grain maize production, this research was conducted at the research farm of Agricultural and Natural Resources College of University of Tehran (Karaj) in 2017. The main treatments included two levels of irrigation (100 and 80% of maize water requirement) in subsurface drip irrigation system; sub-treatments included three maize cultivars KSC704, KSC600, KSC400. Experimental design was based on split plots based on randomized complete blocks. The studied traits were forage yield, biomass, grain, water use efficiency in forage, biomass and grain production, 1000-grain weight and harvest index. The results showed that the effect of irrigation level on the measured traits was insignificant and the effect of cultivar on them was significant at both irrigation levels. The highest amount of water use efficiency in biomass production was 4.37 kg / m3 in KSC600 cultivar and the highest water use efficiency in grain production was 2.43 kg / m3 in KSC704 cultivar (with KSC400 cultivar in a Statistical group) obtained at the irrigation level of 80%. Also, KSC400 cultivar, being in the common statistical group with KSC704 cultivar, had the highest 1000-grain weight of 537.3 grams. Deficit irrigation up to 80% of water requirement using subsurface irrigation system had not any significant effect on the yield of maize cultivars.
    Keywords: Deficit irrigation, Modern Irrigation Systems, water stress, Water use efficiency
  • Maryam Barati Moghaddam, Mehdi Mazaheri *, Jamal Mohammad Vali Samani Pages 411-427
    The inverse transport problem is very difficult and challenging to solve due to some special characteristics, including the lack of solution, non-uniqueness and instability. Regarding to these complexities, usually some simplifications are made in solution process, which ultimately leads to identification methods that cannot be extended for real-world applications. This study aims to develop a practical method for pollution source identification in rivers under realistic conditions, which considers irregular cross-sections, unsteady flow and both physical and chemical transport processes. The stochastic framework of proposed method provides the possibility of estimation of source characteristics in greater time instances than available observation data as well as consideration of uncertainty due to error in those data. Considering that direct solution is also required in the solution of inverse transport problem, at first flow and transport equations is solved by finite difference numerical scheme. Then, inverse transport equation is solved to identify active pollution sources using the geostatistical method. Results of application of the method to three hypothetical examples and two sets of real data indicated the great accuracy and numerical stability of proposed method in reconstruction of source characteristics even in complicated real-world condition and using sparse and erroneous observation data. Furthermore, the identification uncertainty was considered through 95 percent confidence interval.
    Keywords: Advection-Dispersion Equation, Inverse problem, Reconstruction of pollution source characteristics, Unsteady flow
  • Hossien Riahi Madvar * Pages 429-442
    Estimation of Bed load transport in steep channels and mountain rivers, is important due to the complexity probabilistic processes of sediment transport and drawback of research in steep slopes. Most of bed load equations are developed for mild slope channels. Bed load transport in steep channels in additions to the effects of random properties of turbulent flow, and random distribution of grains in bed, also is affected by the steep slope. The probability of incipient motion in these channels is different form mild slope channels, and the conditional entrainment probability of them is less addressed. Therefore, in this study, a probabilistic based approach is used to develop the probability equations of the triple incipient motion thresholds of rolling, sliding and saltation on steep slopes and a probabilistic analytical model for estimating the bed load in steep slope rivers is presented based on the normal probability distribution of velocity fluctuations. Verification of the model results based on 564 experiments in slopes of one up to 20 percent, declares that the motion probability is a weighted summation of rolling, sliding and saltation probabilities. Comparing the bed load estimation in model with observed values indicates that the model with R2=0.92 and RMSE=3.52, have accurate estimation in steep slopes. The comparisons with six bed load equations in previous studies its superiority is confirmed. The main contribution of the study developed an analytical model for bed load transport in steep slopes that can used for bed load estimation in Mountain Rivers.
    Keywords: Bed load transport, Mountain river, Rolling probability, Saltation probability, Sliding probability, Steep slope
  • Saeid Nasseri, Houshang Ghamarnia *, Rezvan Khosravi, Yazdan Mohamadi, Farhang Sargordi Pages 443-452

    Estimating the exact value of reference evapotranspiration is very important in irrigation planning and determining the irrigation frequency. There are different methods for estimating the reference crop evapotranspiration. The aim of this study was to find the best combined method for estimating the reference evapotranspiration in arid, semi-arid, semi-humid and humid climates of Iran. In this study, based on different necessary data from first order weather stations in the period of 1995 to 2014, the reference evapotranspiration was calculated by some combined methods and compared with FAO 56 Penman Monteith method. The results showed that all methods except Businger and Van bavel method have a good correlation with FAO 56 Penman Monteith (R^2 > 0.96). The accuracy of Businger and Van bavel methods in all regions were low with RMSE and MAE values greater than 0.9 and 0.55 mm per day, respectively. In arid, humid and semi-humid regions of Iran, Penman 1948 and Penman Wright 1972 methods with RMSE and MAE values less than 0.39 mm per day and in semi- arid regions of Iran Penman Wright 1972 methods and Penman 1948 with RMSE and MAE values less than 0.35 mm per day had the highest accuracy.

    Keywords: Buzinger van Bavel, De Martonne climate classification, FAO Penman Monteith, Penman Wright