فهرست مطالب

مجله آبیاری و زهکشی ایران
سال پانزدهم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/22
  • تعداد عناوین: 20
|
  • عبدالمجید لیاقت، محمدرضا اویسی، حامد ابراهیمیان*، مسعود پورغلام آمیجی، محمد صالح صفحات 1-16

    هدف از این مطالعه، بررسی امکان استفاده از آب آلوده به سرب در آبیاری سطحی و زیرزمینی و تاثیر آن بر عملکرد ذرت علوفه ای می باشد. در همین راستا، پژوهشی در پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران در سال 1395 در قالب طرح فاکتوریل کاملا تصادفی با شش تیمار در سه تکرار و مجموعا 18 پلات آزمایشی در لایسیمتر انجام شد. تیمارها عبارت بودند از: آبیاری سطحی با آب آلوده به سرب (SP)، آبیاری سطحی با آب معمولی به عنوان تیمار شاهد (SC)، آبیاری زیرزمینی با آب آلوده به سرب و عمق سطح ایستابی 50 سانتی متر (50P)، آبیاری زیرزمینی با آب معمولی و عمق سطح ایستابی 50 سانتی متر (50C)، آبیاری زیرزمینی با آب آلوده به سرب و عمق سطح ایستابی 75 سانتی متر (75P) و در نهایت آبیاری زیرزمینی با آب معمولی و عمق سطح ایستابی 75 سانتی متر (75C). نتایج نشان داد که مدیریت آبیاری بر ارتفاع گیاه، وزن خشک بوته و عملکرد علوفه گیاه در سطح احتمال 1 درصد و وزن تر بوته و وزن تر بلال در سطح 5 درصد اثر معنی دار داشت و بر وزن خشک بلال هیچ تاثیری نداشت. همچنین آلودگی هیچ گونه تاثیری در رشد و عملکرد ذرت و اجزای عملکرد نداشت. همچنین در تیمار SP، به طور میانگین به میزان 25/2 میلی گرم سرب در یک کیلوگرم ماده خشک ذرت وجود داشت که طبق توصیه سازمان جهانی بهداشت (WHO)، این میزان در گروه آلودگی کم قرار می گیرد. در نمونه های گیاهی دو تیمار 50P و 75P هیچ گونه سربی مشاهده نشد. از طرفی بیشترین عملکرد ذرت در تیمار 75P با مقدار 65/49 تن در هکتار و بعد از آن در تیمار 50P با مقدار 04/47 تن در هکتار به ثبت رسید. میزان عملکرد در دو تیمار 75P و 50P نسبت به تیمار شاهد، به ترتیب به مقدار 36 و 29 درصد افزایش داشت. نکته قابل توجه اینکه مقدار فلز سرب تثبیت شده و صعود کرده در تیمار آبیاری زیرزمینی، خارج از دسترس گیاه بوده و مشکلی از نظر آلودگی و عملکرد ذرت وجود نداشت.

    کلیدواژگان: آبیاری زیرزمینی، فلز سنگین، آلودگی خاک، سطح ایستابی
  • سمیرا میرشفیعی، حسین انصاری*، کامران داوری، علی نقی ضیایی صفحات 17-26

    برنامه ریزی منابع آب سطحی نیاز به برآورد مولفه های بیلان آب در مقیاس های مکانی و زمانی مختلف دارد. از طرفی با توجه به عدم کفایت ایستگاه های مشاهداتی به لحاظ تعداد، پراکندگی و ثبت داده زمانی، مدلسازی عددی وضعیت سطح زمین ضروری است. در این تحقیق مدل Noah-MP با هدف مقایسه دو طرحواره SIMTOP و BATS در برآورد رواناب و همچنین ارزیابی طرحواره پوشش گیاهی پویا برای برآورد تبخیر-تعرق واقعی حوضه آبریز نیشابور در گام زمانی ماهانه در سالهای 2009-2000 به کار گرفته شده است. به دلیل دقت کم و پراکندگی ایستگاه های هیدرومتری، از خروجی مدل SWAT برای ارزیابی استفاده شد. به منظور توسعه مدل ابتدا تحلیل حساسیت رواناب خروجی مدل نسبت به پارامترهای مدل انجام شد که بیشترین و کمترین حساسیت را به ترتیب به پارامتر خاک در رابطه کلب _هورنبرگر (b) و ضریب محو رواناب (f) داشت. بهترین مقدار معیارهای ارزیابی کارایی مدل شامل R2، NSE وRMSE برای رواناب شبیه سازی شده توسط طرحواره BATS به ترتیب متعلق به مناطق کوهستانی با مقدار 81/0، 64/0 و 91/1، سپس مناطق دشت و کمترین آن ها برای رواناب شبیه سازی شده مناطق کوهپایه بود. براساس نتایج این تحقیق، مدل BATS در مناطق دشت و کوهپایه نتایج بهتر و مدل SIMTOP در مناطق کوهستانی نتایج تقریبا مشابه با نتایج BATS داشت. طرحواره پوشش گیاهی پویا توانسته است همگام با مراحل رشد گیاه تغییرات تبخیر- تعرق را شبیه سازی کند. مدل Noah-MP مقدار میانگین سالیانه تبخیر- تعرق را 305 میلیمتر برآورد کرد.

    کلیدواژگان: حوضه نیشابور، طرحوارهBATS، طرحواره پوشش گیاهی پویا، طرحوارهSIMTOP، مدل Noah-MP
  • پریسان طاهریان، حسین انصاری*، کامران داوری، علی اصغر بهشتی، علی نقی ضیایی صفحات 27-37
    در این مطالعه، به منظور ارزیابی تغییرات کیفیت آب زیرزمینی در دشت نیشابور تحت سناریوهای مختلف از کدهایMODFLOW و MT3DMS استفاده شد. در مرحله شناخت آبخوان و تهیه مدل مفهومی، مشخص شد افزایش شوری آبخوان به دلیل وجود آبرفت ریزدانه و کانی های تبخیری در حاشیه دشت و آب برگشت کشاورزی می باشد. مدل جریان آب زیرزمینی در شرایط ناماندگار برای دوره 10 ساله مهرماه 1380 تا شهریورماه 1390 واسنجی و برای یک دوره 4 ساله (مهرماه 1390 تا شهریورماه 1394) صحت سنجی شد. خطای مدل جریان در دوره واسنجی و صحت سنجی (برحسب RMSE) به ترتیب 1.92 و 1.65 متر بود. همچنین خطای مدل انتقال جرم برای دوره 14 ساله شبیه سازی در حدود 2 میلی گرم در لیتر بود. در مرحله بعد، اثر دو سناریوی ادامه روند کنونی و شرایط 40 درصد کاهش برداشت از آبخوان تا سال 1404 پیش بینی شد. تحت سناریوی یک و ادامه روند کنونی تا افق 1404، هیدروگراف معرف آبخوان برای کل دشت افت 79/0 متر در سال نشان داد و شوری آب زیرزمینی بطور پیوسته افزایش می یابد. تحت سناریوی دوم که هدف آن کاهش برداشت از آبخوان به منظور رسیدن به وضعیت تعادلی در بیلان آب زیرزمینی بود، برداشت از همه چاه های آبخوان به اندازه 40 درصد کاهش یافت. نتایج نشان داد با اینکه میانگین سطح آب در آبخوان افت نمی کند، اما شوری آب زیرزمینی همچنان افزایشی است البته با نرخی به اندازه 50 درصد کمتر از سناریوی اول. این موضوع نشان دهنده این واقعیت است که کاهش برداشت از آبخوان با نرخ یکسان برای همه چاه های بهره برداری ممکن است اهداف مدیریت منابع آب را برآورده نکند و برای مدیریت آبخوان نیاز به اطلاعات توزیعی می باشد.
    کلیدواژگان: مدلسازی ریاضی انتقال جرم در آبخوان، شوری آب زیرزمینی، MODFLOW، MT3DMS دشت نیشابور
  • آرین زرفشانی، محمدحسین جهانگیر* صفحات 38-49

    برای آگاهی از وضعیت یک ایستگاه محلی با استفاده از (GCMs) نیاز است که مدل ها براساس رفتارهای محلی داده های ایستگاه عمل کنند، بنابراین ریزمقیاس سازی انجام می گیرد. در این مطالعه با استفاده از مدل های SDSM، LARS_WG و روش شبکه عصبی مصنوعی به وسیله داده های مشاهداتی به دست آمده از 6 ایستگاه سینوپتیک استان اصفهان به پیش بینی دما و بارش این ایستگاه ها از سال 1384 تا سال 1428 پرداخته شده است. ضریب همبستگی پیرسون (r) و ضریب تعیین (2 R) بین داده های مشاهداتی و داده های سناریوهای منتخب در تمامی ایستگاه ها بالای 0.6 است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که مدل SDSM برای پیش بینی دما نسبت به دو مدل دیگر کارایی بیشتری دارد، همچنین براساس نتایج به دست آمده دمای استان اصفهان از سال 1384 تا سال 1428 افزایش تدریجی داشته و در سال 1384 دارای کمترین مقدار و در سال 1426 بیشترین مقدار را داشته است و اختلاف دمای این سال ها تقریبا برابر2.3 درجه سانتی گراد است و تغییرات بارش تقریبا همانند تغییرات فعلی است و در سال 1402 و 1406 بیشترین مقدار بارش را خواهیم داشت که در ایستگاه داران که بارندگی بیشتری نسبت به دیگر ایستگاه ها دارد، تقریبا برابر 2.5 میلیمتر خواهد بود و بنابراین استان اصفهان نیازمند راهکارهای مدیریتی مناسب برای کاهش مصرف آب است که از احتمال وقوع کم آبی و خشکسالی در سال های پیش رو جلوگیری به عمل آید.

    کلیدواژگان: دما، بارش، شبکه عصبی مصنوعی، SDSM، LARS-WG
  • اشکان طهرانی، عبدالمجید لیاقت*، صارم نوروزی صفحات 50-61
    منابع نشان داده اند که فرض حرکت مویین آب در مجموعه ای از منافذ استوانه ای شکل، منجر به کم برآورد شدن هدایت هیدرولیکی غیراشباع خاک در پتانسیل های پایین می گردد که نتیجه نادیده گرفتن نیروهای جذب سطحی و فیلم نازک مایع است. در این پژوهش عملکرد دو مدل فیزیکی تولر-ار و لبیو-کانراد که نیروهای جذب سطحی و مویینگی را در نظر می گیرند و همچنین مدل مویینگی شناخته شده ون گنوختن-معلم در مدل سازی منحنی مشخصه آب-خاک و تخمین هدایت هیدرولیکی غیراشباع مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور از اندازه گیری های آزمایشگاهی شش خاک جمع آوری شده از منابع که شامل طیف وسیعی از بافت و خصوصیات هیدرولیکی است، استفاده شد. نتایج، برتری مدل های مویینگی-جذب سطحی در مدل سازی منحنی مشخصه آب-خاک و تخمین هدایت هیدرولیکی غیراشباع را نسبت به مدل مویینگی ون گنوختن-معلم نشان داد. از میان دو مدل فیزیکی بر پایه جذب سطحی و مویینگی، مدل لبیو-کانراد نتایج بهتری را نشان داد. نتایج نشان داد که مدل لبیو-کانراد هدایت هیدرولیکی غیراشباع را در ناحیه نزدیک به اشباع کم برآورد می کند و بهترین عملکرد مدل تولر-ار مربوط به خاک های لومی بود. از آن جا که مدل تولر-ار تحلیلی ترین و جامع ترین مدلی است که تاکنون برای مدل سازی هدایت هیدرولیکی غیراشباع توسعه داده شده است، پژوهش های آتی باید معطوف به بهبود انعطاف پذیری این مدل از طریق تعمیم آن به سایر توزیع های اندازه منافذ به جز توزیع گاما شامل توزیع های لوگ-نرمال، گامای ناقص و ویبال گردد.
    کلیدواژگان: مدل فیزیکی، مدل تولر-ار، مدل لبیو-کانراد، منحنی مشخصه آب-خاک
  • بهزاد خلیلی، اکرم عباسپور*، داوود فرسادیزاده، جواد پارسا صفحات 62-74
    سرریزهای توام با دریچه سازه مهم و کلیدی در مدیریت آب در کانال های آبیاری می باشند. از طرف دیگر استفاده از سرریزهای کنگره ای به دلیل طول تاج بیش تر نسبت به سرریزهای خطی، در یک دبی ثابت، موجب کاهش نوسانات سطح آب می گردد. از آن جایی که با انباشت مواد رسوبی در بالادست سرریزها، شرایط جریان تغییر یافته و دقت روابط استخراج شده کاهش می یابد، به همین منظور، استفاده از ترکیب سرریز با دریچه می تواند راه حلی مفید برای عبور مواد شناور از روی سرریز و انتقال مواد رسوبی از زیر دریچه باشد. در تحقیق حاضر، به بررسی آزمایشگاهی جریان در سازه ی سرریز کنگره ای ذوزنقه ای تک سیکل همراه با دریچه برای سه زاویه راس 15، 20 و 25 درجه و با بازشدگی های دریچه 2، 4 و 6 سانتی متر و سه ارتفاع سرریز 14، 17 و 20 سانتی متر در یک کانال مستطیلی پرداخته شده است. با توجه به پارامترهای موثر بر مدل ترکیبی، مقدار ضریب دبی اندازه گیری شده به طور متوسط در محدوده 75/0-61/0 به دست آمد. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت Ht/P، ضریب دبی روند نزولی را طی می کند و به ازای Ht/P>0.6 ضریب دبی به مقدار ثابت 61/0 می رسد. ضریب دبی مدل ترکیبی با افزایش زوایای راس سرریز، افزایش می یابد. هم چنین نتایج نشان داد ضریب دبی مدل سرریز کنگره ای ذوزنقه ای تک سیکل- دریچه با زاویه راس سرریز 25 درجه و بازشدگی 2 سانتی متر، در مقایسه با مدل های ترکیبی با زاویه راس سرریز 15 و 20 درجه بیشتزین مقدار ضریب دبی را دارا می باشد.
    کلیدواژگان: زاویه راس، سرریز کنگره ای -دریچه، ضریب دبی، مدل آزمایشگاهی
  • محمداسماعیل کمالی*، حسین انصاری صفحات 75-86

    در این تحقیق ارزیابی اقتصادی کم آبیاری پرتقال و تاثیر آن بر روی درآمد باغدار با استفاده از بهینه سازی انجام شده بر اساس تحلیلهای ریاضی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور آزمایشی میدانی به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی و در 5 تکرار در سال 1397 اجرا شد. تیمارهای اصلی دو نوع مدیریت آبیاری شامل دور آبیاری متغیر و دور آبیاری 4 روز بود. فاکتور فرعی 4 سطح آبیاری شامل 100%، 80%، 65% و 50% رطوبت سهل الوصول خاک (RAW) بود. جهت ارزیابی اقتصادی، توابع تولید، هزینه، درآمد و عمق های بهینه آب مصرفی به روش English محاسبه شد. نتایج نشان داد که برای دور آبیاری متغیر و 4 روز به ترتیب با مصرف 3/148 و 5/186 میلی متر عملکرد و درآمد خالص از واحد سطح بیشینه شده است. در شرایط محدودیت زمین نیز بهترین عمق آب 2/146 و 0/184 میلی متر بوده است. عمق آب آبیاری در حالت محدودیت آب نیز به ترتیب 3/109 و 9/136 میلی متر بود که باعث بیش از 16درصد افزایش درآمد خالص به ازای واحد حجم آب برای هر دو حالت مدیریت آبیاری شد. با این مقدار آب صرفه جویی شده درصورت عدم محدودیت زمین می توان 36 و 36 درصد سطح زیر کشت را افزایش داد. نتایج نشان داد که بهینه ترین مدیریت آب آبیاری (در شرایط بدون محدودیت)، دور آبیاری 4 روز و عمق آبیاری به میزان 80% رطوبت سهل الوصول است که میزان عملکرد در این حالت 0/55 تن در هکتار می باشد. میزان درآمد خالص نیز بیش از 483 میلیون ریال در هکتار و شاخص B/C برابر 78/1 می باشد. بیشترین درآمد خالص درصورتی که محدودیت زمین نباشد (برای عمق آبیاری معادل آبیاری کامل)، آبیاری به اندازه Ww (شرایط محدودیت آب) می باشد که درآمد خالص آن برای دور آبیاری متغیر و دور آبیاری 4 روز به ترتیب بیش از 476 و 611 میلیون ریال می باشد. این حالت بیشترین درآمد خالص از واحد حجم آب مصرفی را نیز ایجاد می نماید. نتایج نشان می دهد چه در شرایط بدون محدودیت و چه در شرایط محدودیت آب، رعایت یک برنامه آبیاری مشخص و نیز اعمال کم آبیاری تاثیر مثبتی بر روی درآمد باغدار ایجاد می نماید که در حالت کم آبیاری در شرایط بدون محدودیت میزان حجم آب آبیاری مورد نیاز 1492 و در شرایط با محدودیت آب 1369 متر مکعب در هکتار می باشد.

    کلیدواژگان: عمق بهینه، تابع تولید، کم آبیاری، رطوبت سهل الوصول، روش English
  • سیروس صفرزاده، مریم صارمی*، امیر فرشید، منیر دهقانی صفحات 87-97
    آب مهم ترین عامل محدودکننده کشاورزی است و استفاده بهینه از آن از اهمیت خاصی برخوردار است. هدف از این مطالعه، بررسی اثر روش های مختلف آبیاری بر عملکرد و اجزاء عملکرد گندم (رقم پیشتاز) و ارزیابی بهره وری آب بود. تیمارها شامل سه روش آبیاری سطحی، بارانی و قطره ای نواری بودند. آزمایش در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار در سال زراعی 98-1397 در شهرستان خرم آباد اجرا شد. نتایج پژوهش نشان داد که روش آبیاری، اثر معنی داری (P < 0.01) بر تعداد سنبله، تعداد دانه در سنبله، ارتفاع ساقه، وزن هزار دانه، عملکرد دانه و بهره وری آب داشت. مقدار عملکرد دانه در روش آبیاری سطحی، بارانی و قطره ای نواری به ترتیب 870/7 ، 83/6 و 017/5 تن در هکتار بود، به عبارت دیگر آبیاری سطحی باعث افزایش 21/13 و 25/36 درصدی عملکرد دانه نسبت به روش های آبیاری بارانی و قطره ای نواری شد. همچنین بیشترین حجم آب کاربردی (m3 6411) و کمترین بهره وری آب (kg/m3 227/1) مربوط به تیمار آبیاری سطحی بود. تیمار آبیاری قطره ای نواری با حدود 3333 مترمکعب آب آبیاری، باعث 59 درصد صرفه جویی در مصرف آب نسبت به آبیاری سطحی شد.
    کلیدواژگان: آبیاری کرتی، آبیاری موضعی، حجم آب مصرفی، روش آبیاری، گندم
  • یحیی چوپان*، ابوطالب هزارجریبی، خلیل قربانی، موسی حسام، عباس خاشعی سیوکی صفحات 98-108
    در مناطق شمال شرقی کشور با توجه شرایط آب و هوایی و هم چنین کمبود شدید آب، کشت محصولاتی که نیاز آبی پایین و در عین حال بازده اقتصادی مصرفی آب مطلوب داشته باشند، ضرروری است. این پژوهش در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با دو تیمار نوع سیستم آبیاری شامل، سطحی کرتی (S1) و زیرسطحی قطره ای (S2) و زمان اولین آبیاری شامل، آبیاری مطابق عرف منطقه یا 15 مهرماه (T1)، آبیاری با 15 روز تاخیر (T2) و آبیاری با 30 روز تاخیر (T3)، در سه تکرار در منطقه تربت حیدریه انجام شد. صفات مورد بررسی شامل تعداد گل، وزن گل تازه، شاخص درشتی گل خشک، وزن خشک خامه، وزن خشک کلاله، ارزیابی طعم، رنگ و عطر در هر کرت بود. نتایج نشان داد صفات کمی زعفران (تعداد گل، وزن تازه گل، وزن خشک کلاله، وزن خشک خامه و شاخص درشتی گل) در اثر متقابل روش آبیاری و زمان اولین آبیاری، غیر معنی دار شدند و تنها صفت وزن خشک خامه در سطح احتمال 5 درصد معنی دار شد. نتایج صفات کیفی زعفران (پیکروکسین، کروسین، سافرانال، رطوبت، کپک و کلیفرم کل) در تیمار زمان آبیاری و تقابل تیمار زمان آبیاری در نوع سیستم آبیاری، غیر معنی دار شدند. هم چنین مطلوب ترین مقدار در بین صفات کمی مورد بررسی برای تعداد گل و وزن خشک کلاله در تیمار S1T2، به ترتیب با مقادیر 1/53 عدد گل و 79/0 گرم در یک مترمربع حاصل شد. در بین صفات کیفی نیز، به ترتیب بیش ترین مقدار برای پیکروکسین، کروسین، سافرانال و کلیفرم کل در تیمار S2T1 با مقادیر 1/92، 1/262، 1/33 (حداکثر جذب) و 10733 عدد در هر گرم به دست آمد و بهترین روش آبیاری و زمان آبیاری، سیستم سطحی و زمان 15 روز تاخیر حاصل گردید.
    کلیدواژگان: سیستم آبیاری، مدیریت آبیاری، کلاله، کلیفرم کل
  • کیومرث روشنگر*، ارمان علیرضازاده صدقیانی، سامان شهنازی صفحات 109-120
    تخمین ضریب دبی جریان در دریچه ها از جمله مسایل اساسی در علوم مربوط به مهندسی آب می باشد. در سال های اخیر روابط نیمه تجربی مختلفی به منظور تخمین ضریب دبی دریچه های قطاعی توسعه داده شده که کاربرد این روابط در شرایط جریان مستغرق با خطاهای بزرگی همراه بوده است. هدف از تحقیق حاضر استفاده از روش های قدرتمند رگرسیون فرایند گاوسی (GPR) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) به منظور تخمین ضریب دبی دریچه های قطاعی در شرایط جریان مستغرق و مقایسه نتایج حاصل با روش های نیمه تجربی مرسوم می باشد. بدین منظور مجموعه ی وسیعی شامل 2136 داده آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفته و پس از تعریف پارامترهای بدون بعد مختلف، عملکرد روش های مذکور مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده کارآیی بالای روش های به کار گرفته شده را نسبت به روش های تجربی به خوبی نشان داد. بررسی مدل های مختلف نشان داد رگرسیون فرآیند گاوسی به همراه پارامترهای ورودی y0-yt/w و yt/w با دارا بودن مقادیر R=0.983، NSE=0.967 و RMSE=0.027 عملکرد بهتری نسبت به ماشین بردار پشتیبان و سایر روش های نمیه تجربی در تخمین ضریب دبی دیچه های قطاعی در شرایط جریان مستغرق دارا می باشد.
    کلیدواژگان: شرایط جریان، دقت برآورد، ماشین بردار پشتیبان، رگرسیون فرایند گاوسی
  • شهاب حاجی قاسمی، محمود ذاکری نیری*، عطاالله نجفی جیلانی صفحات 121-137

    هدف پژوهش حاضر بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر رواناب سطحی حوضه مزلقان بود. به این منظور مدل SWAT برای شبیه سازی رژیم هیدرولوژیکی حوضه و الگوریتم SUFI-2 در نرم افزار SWAT-CUP برای بهینه سازی پارامترهای مدل استفاده شد. داده های آماری مورد استفاده برای شبیه سازی رواناب، مربوط به سال های (1997-2015) بود. برای ارزیابی توانایی مدل SWAT در شبیه سازی دبی رواناب از شاخص های نش-ساتکلیف،R2، p-factor و r-factor استفاده شد و با استفاده از مدل تغییر اقلیم LARS-WG در منطقه مورده مطالعه با داده های مشاهداتی ایستگاه رازین که دارای آمار بلندمدت اقلیمی است، ریزمقیاس نموده و با در نظرگرفتن سناریوهای تغییر اقلیم RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 برای دوره آینده 2040-2021 تغییر اقلیم منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت. برای اطمینان از درستی واسنجی مدل LARS-WG از شاخصهای خطاسنجی میانگین مجذور مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE) و ضریب بهره وری نش-ساتکلیف (NSE) استفاده شد؛ نتایج مطالعه ضمن تایید کارایی مدل، نشان داد برای دوره 2040-2021، افزایش در متوسط دمای سالانه براساس سه سناریوی نامبرده رخ خواهد داد. همچنین میانگین ماهانه بارش تحت سناریوهایRCP2.6، RCP4.5 افزایش و RCP8.5، کاهش را پیش بینی می کند. در نهایت با توجه به داده های پیش بینی شده اقلیمی در شبیه سازی رواناب، در حوضه مزلقان، افزایش رواناب پیش بینی می شود.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، رواناب سطحی، رودخانه مزلقان، مدل SWAT، LARSWG
  • شادیه حیدری*، مجتبی خوش روش صفحات 138-150
    هدایت هیدرولیکی اشباع یکی از پارامترهای اصلی در مطالعات کشاورزی و محیط زیست است که برای پیش بینی و مدیریت آب و انتقال املاح در خاک ضروری است. در این تحقیق از 1200 سری داده مربوط به خاک های لومی جهت پیش بینی و مدل سازی هدایت هیدرولیکی اشباع با استفاده از خصوصیات فیزیکی خاک نظیر وزن مخصوص ظاهری خاک، ظرفیت آب در دسترس، محتوای کربن آلی و مقادیر رس، سیلت و ماسه استفاده شد. از این تعداد سری داده، 900 سری برای استفاده در بخش آموزش مدل ها و 300 سری برای آزمون مدل ها در سه سناریو طراحی شده تخصیص یافت. عملکرد مدل های SVM، MLP و M5 در برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع خاک لومی مورد ارزیابی قرار گرفت. عملکرد مدل ها با استفاده از شاخص های آماری ضریب تبیین (R2)، خطای مجذور میانگین مربعات (RMSE) و خطای بایاس میانگین (MBE) مقایسه شد. نتایج به دست آمده نشان داد هر سه مدل مورداستفاده از توانایی خوبی در مدل سازی هدایت هیدرولیکی اشباع برخوردارند، اما مدل M5 با ضریب تبیین بالای 95/0 در هر سه سناریو و RMSE پایین تر نسبت به سایر مدل ها به عنوان مدل برتر انتخاب شد. نتایج نشان داد که مدل های داده کاوی هوشمند تخمین مقادیر ناشناخته را بر اساس الگوهای موجود در یک پایگاه داده امکان پذیر می نمایند. بنابراین مدل-های بکار گرفته شده می توانند در پیش بینی انتقال املاح در خاک و پارامترهای فیزیکی خاک استفاده شوند.
    کلیدواژگان: انتقال املاح، حرکت آب در خاک، درخت تصمیم، خصوصیات فیزیکی خاک، وزن مخصوص ظاهری
  • مینا رضایی انور، محمود ذاکری نیری*، معصومه سهرابی ملایوسفی صفحات 151-163

    هدف پژوهش حاضر، روندیابی سیل رودخانه قره چای به روش موج سینماتیک بود که در محیط برنامه نویسی MATLAB انجام شد. با فراهم آوردن داده های موردنیاز، مدل سازی روندیابی سیل هر ایستگاه به روش موج سینماتیک در حوضه رودخانه قره چای صورت گرفت. نتایج حاصل از مشخصات فیزیکی رودخانه حاکی از آن بود که محدوده موردمطالعه دارای شیب و ضریب زبری کم و شماره منحنی خاک بالایی است. به منظور بهبود روندیابی به روش موج سینماتیک، با داشتن هیدروگراف ورودی به عنوان شرط اولیه و در نظر گرفتن مقدار صفر برای تمامی دبی های با زمان صفرثانیه به عنوان شرط مرزی، مدل سازی انجام شد. گراف های به دست آمده، نشان دهنده تطابق مدل سازی انجام شده با داده های مشاهداتی بود. برای ارزیابی توانایی مدل، از شاخص های نش-ساتکلیف (NS)، ضریب تعیین(R2) ، جذر میانگین مربعات خطای استاندارد شده (NRMSE)، استفاده شد، در نتایج ارزیابی کارایی مدل برای ایستگاه هیدرومتری ازنا، بازنه، توره و پل دوآب با مقدار بالای ضریب نش و ضریب تعیین و مقدار خطای پایین NRMS، حاکی از آن است که مدل موج سینماتیک در شبیه سازی روندیابی سیل موفق عمل کرده و از دقت مطلوبی برخوردار است و می توان نتایج مدل حاضر را به حوضه های با این نوع شکل تعمیم داد.

    کلیدواژگان: روندیابی، رودخانه قره چای، ضریب زبری مانینگ، موج سینماتیک
  • حلیمه پیری*، مجتبی مبارکی صفحات 164-176
    تحقیق حاضر به منظور ارایه راهکارهای پایدار در مدیریت منابع آب با استفاده از مفهوم ردپای آب و کارایی مصرف آب جو در سطح ملی انجام شد. در ابتدای تحقیق استان های کشور مطابق اقلیم نمای دومارتن طبقه بندی شدند. سپس ردپای آب سبز، آبی، خاکستری و سفید در تولید جو و کارایی مصرف آب در اقلیم های مختلف و مراکز استان ها طی دوره آماری 1396-1387 محاسبه شد. همچنین پهنه بندی مکانی و زمانی ردپای آب و کارایی مصرف آب انجام شد. نتایج نشان داد بیشترین ردپای آب سبز در اقلیم مرطوب و مدیترانه ای شمال کشور ایستگاه های رشت (53/592 مترمکعب بر تن)، گرگان (86/570 مترمکعب بر تن) و ساری (36/543 مترمکعب برتن) و کمترین آن در اقلیم فراخشک، ایستگاه یزد با 21/124 مترمکعب بر تن به دست آمد. ایستگاه زاهدان با اقلیم فراخشک بیشترین ردپای آب آبی (01/787 مترمکعب بر تن) و رشت با اقلیم مرطوب کمترین آن (73/86 مترمکعب بر تن) را دارا بود. بیشترین مقدار ردپای آب خاکستری مربوط به ایستگاه های زاهدان (4/390 متر مکعب بر تن) و بوشهر (11/390 متر مکعب بر تن) و کمترین مقدار آن در ایستگاه همدان (67/239 متر مکعب بر تن) بود. از نظر ردپای آب سفید بیشترین آن در ایستگاه زاهدان (2/1956 مترمکعب بر تن) و کمترین آن مربوط به ایستگاه رشت (99/515 مترمکعب بر تن) بود. توزیع مکانی کل ردپای آب نشان داد بیشترین ردپای کل آب در جنوب شرقی کشور و اقلیم فراخشک بود و کمترین آن در نواحی شمالی و غربی کشور مشاهده شد. نتایج پهنه بندی کارایی مصرف آب نشان داد بیشترین کارایی مصرف آب در مناطق غربی کشور مشاهده شد و هرچه به سمت مرکز و شرق کشور برویم، مقدار آن کاهش یافت. بنابراین با توجه به نتایج به دست آمده می توان گفت مناطق شمال و غرب کشور برای کاشت جو مناسب تر می باشد. همچنین با توجه به کمبود آب در مناطق با اقلیم فراخشک و بالابودن ردپای آب در این مناطق از کشت جو در این مناطق خودداری شود. در این مناطق کشت محصولات با نیاز آبی کمتر و عملکرد بالاتر مورد برنامه ریزی قرار گیرد.
    کلیدواژگان: اقلیم، آب سبز، آب سفید، شاخص تامین نسبی آب
  • هادی رمضانی اعتدالی، کیوان زرعکانی، محدثه السادات فخار* صفحات 177-187
    امروزه با توجه به مصرف بالای آب در بخش کشاورزی و بحران آب در کشور اهتمام به اصلاح روش های آبیاری مضاعف گشته است. باتوجه به اینکه بخش زیادی از اراضی آبی هنوز به صورت سطحی می باشد، یافتن راه حلی به منظور اصلاح روش های مذکور با هزینه هایی به مراتب کمتر از آبیاری تحت فشار ضروری است. هدف از این تحقیق استفاده از نرم افزار SIRMOD برای تعیین مقادیر بهینه پارامتر-های طراحی مانند طول، دبی و زمان قطع جریان در دو رژیم جریان پیوسته و کاهش جریان در سیستم های آبیاری نواری و جویچه ای است که بدین منظور با استفاده از مدل SIRMOD اقدام به سناریو سازی به میزان 25 و 50 درصد مقادیر واقعی طول مزرعه، دبی ورودی و زمان قطع جریان اقدام شد. نتایج نشان داد که با کاهش 25 الی 50 درصدی طول و دبی ورودی به مزرعه، شاخص های ارزیابی از قبیل راندمان کاربرد، راندمان ذخیره، یکنواختی توزیع، به صورت چشمگیری افزایش پیدا می کند و نسبت رواناب و نسبت نفوذ عمقی کاهش قابل توجهی داشت. نتایج اثر تغییرات طول نوار بر شاخص های ارزیابی نشان می دهد میزان راندمان ذخیره از بازه (25/0+ تا 5/0-) مقدار تقریبا ثابتی برابر با 100 می باشد ولی در بازه ی (5/0+ تا 25/0+) میزان راندمان تغییر کرده حتی در بعضی نقاط به مقدار 80 نیز رسیده، و مقدار راندمان کاربرد نیز در اکثر جویچه ها مقداری بین (90 تا 40 درصد) می باشد. نتایج بیانگر این بود که روش کاهش جریان در عین موثر بودن بر افزایش شاخص های ارزیابی با توجه به قطع جریان آب توسط زارع پس از اتمام فاز پیشروی به خصوص در آبیاری نواری تاثیر چشمگیری در افزایش شاخص ها نداشت.
    کلیدواژگان: دبی ورودی، راندمان کاربرد، طول مزرعه
  • علی عارفی نیا، خالد احمدآلی* صفحات 188-198
    افزایش بهره وری منابع به کمک بهینه سازی الگوی کشت محصولات زراعی، یک راهکار مناسب برای توسعه بخش کشاورزی است. در این تحقیق الگوریتم بهینه سازی چندهدفه (NSGAII) برای بهینه سازی الگوی کشت محصولات زراعی عمده شهرستان های استان های شرقی کشور شامل خراسان های شمالی، رضوی و جنوبی و استان سیستان وبلوچستان با اهداف حداکثر کردن ارزش اقتصادی ردپای آب و حداقل کردن ردپای آب آبی با استفاده از شاخص کمیسیون توسعه پایدار سازمان ملل (UN) در قالب چهار سناریو به کار گرفته شده است. نتایج نشان داد در برخی سناریوها امکان تحقق کامل اهداف در الگوی چندهدفه وجود ندارد، همچنین نتایج نشان داد در صورت اجرای الگوی کشت بهینه چنانچه منطقه موردمطالعه از منظر قید امنیت آبی به ترتیب در شرایط بحران متعادل، متوسط و شدید قرار داشته باشد، میزان تولید به ترتیب 50، 75 و 100 درصد میزان فعلی و به طور میانگین باعث صرفه جویی به ترتیب 55، 40 و 30 درصدی منابع آبی منطقه می شود. اجرای این الگو در مناطق موردمطالعه افزایش میزان درآمد، کاهش مصرف آب و به تبع آن پایداری بیشتر محیط زیست را نیز در بردارد.
    کلیدواژگان: NSGA II، آب آبی، امنیت آبی، بهینه سازی چندهدفه، الگوی کشت بهینه
  • سید احمد قاهری نژاد، مهدی بهداروندی عسکر*، محمد انصاری قوجقار، احسان پارسی صفحات 199-210
    توسعه ی امواج آب از میان پوشش گیاهی مستغرق و غیر مستغرق با از دست دادن انرژی از طریق نیروی مقاوتی ناشی از پوشش گیاهی، و در نتیجه همراه با کم شدن ارتفاع امواج می باشد. میرایی موج توسط پوشش گیاهی تابعی از ویژگی های پوشش مانند هندسه و ساختار، نسبت استغراق، تراکم، سختی، و آرایش مکانی و همچنین شرایط موج مانند ارتفاع موج ورودی، مدت، و جهت موج می باشد. در پژوهش حاضر، اثر چیدمان هندسی پوشش گیاهی با ارتفاع متغیر بر میرایی امواج با استفاده از مدل عددی Flow 3D، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور کانالی با طول cm480 و عرض cm8/10 که پیشتر توسط Wu and Cox (2015) برای مطالعه اثر تراکم گیاهان با ارتفاع متغیر بر میرایی امواج مورد استفاده قرار گرفته است، مدل می شود و نحوه ی عملکرد سه چیدمان شامل چیدمان بلند به کوتاه، چیدمان کوتاه به بلند و چیدمان زیگزاگ، تحت چهار موج متفاوت که همگی از نوع امواج خطی می باشند مورد برسی قرار گرفته است. لازم به ذکر است که در این پژوهش، ارتفاع موج به عنوان شاخص میرایی در نظر گرفته می شود. نتایج بدست آمده بر اساس اندازه گیری ارتفاع امواج در چهار نقطه ی متفاوت در طول کانال نشان می دهند که رفتار امواج در برخورد با چیدمان های متفاوت، از الگوی ثابتی تبعیت می کند و نیز تغییر در هندسه پوشش گیاهی می تواند تا حد زیادی منجر به افزایش میرایی امواج شود. نتایج نشان می دهد که تغییر در چیدمان ارتفاعی می تواند باعث تغییر در میرایی تا 1/7% شود.
    کلیدواژگان: پوشش گیاهی، چیدمان هندسی، کمربند سبز، موج
  • صمد امامقلی زاده، امین ناظری*، خلیل اژدری صفحات 211-222
    وقوع آبشستگی از مهم ترین عوامل تهدیدکننده پایداری تکیه گاه های پل احداث شده بر روی رودخانه ها است. اکثر تکیه گاه پل ها در دشت سیلابی قرارگرفته اند. در پژوهش حاضر به بررسی اثر چهار شکل مختلف از آبشکن منفرد شامل آبشکن های ساده، T شکل، L شکل با زبانه پایین دست و L شکل با زبانه بالادست بر حداکثر عمق آبشستگی تکیه گاه پل واقع در دشت سیلابی پرداخته شده است. پژوهش حاضر بر روی فلوم مستطیلی شکل به عرض 1 متر، طول 12 متر و ارتفاع 60 سانتیمتر صورت گرفت. کانال مرکب به صورت متقارن و مستطیلی با عرض کانال اصلی 20 سانتی متر و عرض سیلاب دشت ها 40 سانتی متر ساخته شد. آبشکن ها با سه طول 4، 8 و 12 سانتی متر، در فاصله های 4، 8، 12، 16، 20، 24، 28 و 32 سانتی متر از تکیه گاه 16 سانتی متری به صورت منفرد نصب شدند. نتایج به دست آمده نشان داد آبشکن های ساده، T شکل، L شکل با زبانه پایین دست و L شکل با زبانه بالادست حداکثر عمق آبشستگی در تکیه گاه را به ترتیب 80، 93، 96 و 78 درصد کاهش داده اند.
    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، تکیه گاه پل، آبشکن، سیلاب دشت، مدل آزمایشگاهی
  • محمدرضا امداد*، آرش تافته صفحات 223-233

    بررسی عوامل محدود کننده عملکرد گیاهان نیاز به انجام تحقیقات متعدد و هزینه بر دارد، لذا استفاده از مدل ها می تواند شایان توجه باشد. از جمله مدل های کاربردی می توان به مدلهای آکواکراپ و دیست که به منظور شبیه سازی عملکرد گیاهان بکار می روند؛ اشاره نمود. در سال اول این مدل ها برای مزارع گندمکاری خوزستان در پایلوت رامسه واسنجی و در سال دوم برای دو پایلوت رامسه و حمیدیه مورد اعتبارسنجی واقع گردیدند. ریشه میانگین مربعات خطا، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال، شاخص توافق و کارایی با مدل دیست برای عملکرد دانه بترتیب 036/0 ، 01/0، 92/0 و 76/0 بود که مقایسه این مقادیر با شاخصهای آماری مدل آکواکراپ بیانگر خطای کمتر و شاخص کارایی بیشتر برای مدل دیست می باشد. ریشه میانگین مربعات خطا ، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال بیوماس گندم در مدل دیست بترتیب 23/0 و 04/0 تعیین شد. نتایج اعتبارسنجی نشان داد که شاخص کارایی مدل دیست برای عملکرد دانه و بیوماس گندم به ترتیب 76/0 و 57/0 بود که از مقادیر متناظر آن با مدل آکواکراپ (56/0 و 36/0) بمراتب بیشتر و حاکی از کارایی بالای مدل دیست در شبیه سازی عملکرد دانه و بیوماس گندم می باشد.

    کلیدواژگان: اعتبارسنجی، تبخیر- تعرق، خوزستان، تولید دانه گندم، مدیریت آبیاری
  • میثم پالاش، علی بافکار*، بهمن فرهادی صفحات 234-244

    در میان شاخص های بهینه سازی مصرف آب در بخش کشاورزی؛ شاخص بهره وری مصرف آب موردتوجه بیشتری قرارگرفته است. این شاخص با توجه به عملکرد و نیاز آبی محصولات برآورد گردیده که بستگی به پارامترهای هواشناسی، خصوصیات خاک، مدیریت مزرعه و نوع گیاه دارد. با توجه به تغییرات پارامترهای هواشناسی در مناطق مختلف می توان انتظار داشت که عملکرد و نیاز آبی محصولات در مناطق مختلف نیز تغییر کند. در این مطالعه ذرت دانه ای رقم سینگل کراس 706 در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی کرمانشاه در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با تیمارهای 60 ،80 ، 100 و 120 درصد نیاز آبیاری و سه تکرار کشت گردید. با استفاده از داده های مزرعه ای به دست آمده مدل شبیه سازی رشد گیاهی AquaCrop واسنجی و صحت سنجی گردید. نتایج حاصل از خروجی مدل و داده های مزرعه ای نشان داد که تفاوت بین عملکرد زیست توده و عملکرد دانه در تیمارهای آبیاری در سطح یک درصد معنی دار بود. با توجه به فایل گیاهی واسنجی شده و داده های روزانه هواشناسی (2017-1988) نیاز آبی و عملکرد دانه در شرایط آبیاری کامل در پنج ایستگاه سینوپتیک کرمانشاه، اسلام&zwn

    کلیدواژگان: ذرت دانه ای، کم آبیاری، AquaCrop، شبیه سازی، تغییرات مکانی
|
  • Abdolmajid Liaghat, Mohammadreza Oveysi, Hamed Ebrahimian *, Masoud Pourgholam Amiji, Mohammad Saleh Pages 1-16

    The aim of this study was to investigate the possibility of using lead contaminated water in surface irrigation and subirrigation and its effect on silage maize yield. In this regard, lysimeter experiments were conducted in the College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran in 2017 in the form of a completely randomized factorial project with six treatments in three replications and a total of 18 experimental plots. Treatments included: Surface irrigation with lead-contaminated water (SP), Surface irrigation with fresh water as control treatment (SC), Subirrigation with lead-contaminated water and water table depth of 50 cm (50P), Subirrigation with fresh water and water table depth of 50 cm (50C), Subirrigation with lead-contaminated water and water table depth of 75 cm (75P), and finally, Subirrigation with fresh water and water table depth of 75 cm (75C). The results showed that the effect of irrigation management on plant height, plant dry weight and maize silage yield at 1% probability level, wet plant weight and maize wet weight at 5% level was significant and it had no effect on maize dry weight. Also, pollution had no effect on growth and yield and components of maize yield. The results also showed there was a 2.25 mg of lead per one kg of maize dry matter in the SP treatment, which this amount is in the group of low pollution according to the World Health Organization (WHO), No lead was observed in the plant samples of the 50P and 75P treatments. On the other hand, the highest maize yield was recorded in the 75P treatment with 49.65 t/ha and then in the 50P treatment with 47.04 t/ha. Crop yield increased by 36% and 29% in the 75P and 50P treatments compared to the control treatment, respectively. It is noteworthy that the amount of lead metal stabilized and rised in the subirrigation treatment was out of reach of the plant and there was no problem in terms of pollution and maize yeild.

    Keywords: Subirrigation, Soil pollution, Water Table, heavy metals
  • Samira Mirshafee, Hossein Ansari *, Kamran Davary, Ali Naghi Ziaei Pages 17-26

    Surface water resource planning requires estimatiof of water balance components at different spatial and temporal scales. Moreover, due to the inadequacy of the stations in terms of number, dispersion and temporal data recording, numerical modeling of land surface is necessary. In this study, the Noah-MP model was used to compare the simulated runoff by SIMTOP and BATS schemes and to evaluate the dynamic vegetation scheme for estimating actual evapotranspiration in Neishaboor watershed at monthly scale in 2000-2009. Due to low accuracy and dispersion of hydrometric stations, the SWAT model output was used for evaluation. In order to develop the model, first, the sensitivity analysis of the modeled runoff to parameters of model was performed. The model showed the highest and least sensitivity respectively to the soil parameter in the Clapp-Hornberger relation (b) and runoff decay factor (f), respectively. the best and first performance of simulated runoff by BATS scheme were in mountainous areas and the evaluation criteria including R2, NSE and RMSE were respectively 0.81, 0.64 and 1.91. The second grade of performance was for the plain and The lowest values for simulated runoff were in foothills regions. Results indicate that BATS scheme shows better results in the plain and foothills areas and the results of SIMTOP scheme in the mountainous regions were similar to BATS results. The dynamic vegetation scheme has been able to simulate evapotranspiration changes along with the stages of plant growth. the mean of annual evapotranspiration estimated by Noah-MP model was 305 mm.

    Keywords: BATS Scheme, Dynamic Vegetation Scheme, Neishaboor watershed, Noah-MP Model, SIMTOP Scheme
  • Parisan Taherian, Hossein Ansari *, Kamran Davari, Aliasghar Beheshti, Ali Naghi Ziai Pages 27-37
    In this study, MODFLOW and MT3DMS codes were used to evaluate changes in groundwater quality in Neyshabour plain under different scenarios. During developing the conceptual model, it was found that the aquifer salinity increased due to the presence of fine alluvium and evaporite minerals in the margins of the plain and agricultural return flow. Groundwater models was calibrated under transient condition for 10 years from October 2001 to September 2011 and validated for a 4-year period (October 2011 to September 2015). Quantitative comparison of the head and Cl data in all the observation points indicated a reasonable match between the observed and the calculated values. The root mean squared error (RMSE) was 1.92 m and 1.65 m for the calibration and validation periods in the flow model, and the RMSE was 2 mg/l for the mass transport model in Neyshabour aquifer. The MODFLOW and MT3DMS models were used to simulate the effect of the two scenarios: (1) continue the current trend in groundwater withdrawals and (2) 40% reduction in groundwater withdrawals has been examined by the model. In the first scenario, the average groundwater level showed annual loss of 0.79 m and increasing in the groundwater salinity. Under the second scenario, which aimed to achieve equilibrium status in the groundwater balance, pumping rate for all wells were reduced by 40%. The results showed that although the average water level in the aquifer does not decrease, the groundwater salinity is still increasing, with a rate of 50% lower than in comparison to the first scenario. This reflects the fact that reduced groundwater withdrawals at the same rate for all wells may not meet water resource management goals and groundwater management requires distributed information about the aquifer
    Keywords: Mass Transport Modeling in Aquifer, Groundwater Salinity, MODFLOW, MT3DMS, Neyshabur Plain
  • Arian Zarfeshani, MohammadHossein Jahangir * Pages 38-49

    It is necessary the (GCMs) act on the local behavior of the station data, to understand the status of a local station using these models. In this study using SDSM, LARS_WG models and artificial neural network method Based on observational data obtained from 6 synoptic stations in Isfahan province, temperature and precipitation forecasts of these stations from 2005 to 2050 have been investigated. Pearson's correlation coefficient (r) and coefficient of determination (R2) between observational data and scenario data at all stations are above 0.6.The results show that the SDSM model is more efficient for predicting temperature than the other two models. Based on the results, the temperature of Isfahan province increased from 2005 to 2050 and In 2005 it had the lowest value and in 2050 it had the highest value and the temperature difference of these years is about 2/3°C, Precipitation changes are almost similar to current changes and we will have the highest amount of precipitation in 2024 and 2028 which, in daran statian which, it has more rainfall than other stations, it will be about 2/5 mm, therefore, Isfahan province needs appropriate management strategies to reduce water consumption to prevent the possibility of dehydration and drought in the years ahead.

    Keywords: Temperature, Precipitation, Artificial Neural Network, SDSM, LARS-WG
  • Ashkan Tehrani, Abdolmajid Liaghat *, Sarem Norouzi Pages 50-61
    It has been documented that the assumption of capillary movement of water in a bundle of cylindrical tubes often leads to systematically underestimation of soil unsaturated hydraulic conductivity at low potentials which is due to ignoring the contribution of adsorptive forces and liquid films. In this study, the performance of two physical models of (Tuller-Or) and (Lebeau-Konrad) that take into account the contribution of both adsorptive and capillary forces and the well-known capillary-based model of (Van Genuchten-Mualem) for modeling the soil-water retention curve and estimation of the unsaturated hydraulic conductivity were evaluated. To that end, experimental data gathered from literature including six soils that cover a broad range of texture and hydraulic behavior. The results showed the superiority of the two capillary-adsorption models over the capillary-based Van Genuchten-Mualem model in estimating the soil-water characteristic curve and unsaturated hydraulic conductivity. Among the two physically capillary-adsorption based models, the Lebeau-Konrad model performed better. The results showed that the Lebeau-Konrad model underestimates the hydraulic conductivity of clayey soils in the near saturation range and the best performance of the Tuller-Or model was shown to be for loamy soils. Because the Tuller-Or model is the most comprehensive and physics-based model for modeling the unsaturated hydraulic conductivity up to date, future studies should be devoted to improving the flexibility of this model via extending the model to other pore size distribution than the original Gamma distribution, such as lognormal, incomplete gamma and Weibull distributions.
    Keywords: Physical Model, Tuller-Or Model, Lebeau-Konrad Model, Soil-Water Characteristic Curve
  • Behzad Khalili, Akram Abbaspour *, Davood Farsadizadeh, Javad Parsa Pages 62-74
    The combined weir- gate is important hydraulic structure in management of irrigation canals. On the other hand, the use of labyrinth weirs can reduce water level fluctuations due to longer crest lengths than linear weirs for a specific discharge. Because of the sediments deposition in upstream of the weirs the flow conditions change and the accuracy of the presented relationship is reduced. Therefore, the use of combined flow trapezoidal labyrinth weir-gate can be a useful solution for passage of floating substances over the weir and sediment transport under the gate. In this research, experimental study of combined flow trapezoidal labyrinth weir-gate with one cycle has done for three sidewall angles of 15, 20 and 25 degrees, three gate openings 2, 4 and 6 cm and three weir heights of 14 , 17 and 20 cm in a rectangular channel. Based on the effective parameters of the combined models, the mean discharge coefficient has obtained in the range of 0.61-0.75. The results show that the discharge coefficient decreases with increasing the ratio of Ht/P, and it reaches a constant discharge coefficient of 0.61 for Ht/P >0.6. The discharge coefficient of the combined model increases by increasing the angle of the weir. Also the results show that the discharge coefficient of trapezoidal labyrinth weir-gate has the highest value for weirs with a sidewall angle of 25 ° and gate opening of 2 cm.
    Keywords: Discharge coefficient, Experimental Model, sidewall angle, trapezoidal labyrinth- weir-gate
  • MohammadIsmaeil Kamali *, Hossein Ansari Pages 75-86

    In the current experimental study, economic analysis of deficit irrigation was conducted for an orange orchard and results were evaluated based on the highests net income. This experiment was performed as a split plot in the form of a randomized complete block design with five replications in 2018. The main treatments were two types of irrigation management including variable irrigation interval and 4 days irrigation interval. Sub factor was 4 irrigation levels including 100%, 80%, 65% and 50% of soil readily available water (RAW). For economic evaluation, production, cost and income functions and optimum water use depths were calculated using English method. Results showed that irrigation water depth for maximum yield for two types of irrigation management was 148.3 and 186.5 mm, respectively. When land is limiting, the best irrigation water depths were 146.2 mm and 184.0 mm. When water is limiting, the irrigation water depths are 109.3 and 136.9 mm, respectively, which caused more than 16percent increase in net income per unit volume of water both two types of irrigation managements. With this amount of saved water , if land is not limited, the cultivated area can be increased up to 36% and 36%. Results showed that the optimum irrigation water management (in unlimited conditions) is 4 days irrigation interval and 80%RAW irrigation depth. For this situation, the yield was 55 ton/ha. The net income for this case is more than 483 million Rials per hectare and B/C equals to 1.78. The highest net income (for no land limitation and irrigation depth equivalent to full irrigation), is irrigation as large as Ww (water limitation conditions) that net income for the without and 4 days irrigation interval are more than 476 and 611 million Rials, respectively. This case generates the most net income per unit volume of used water. Results showed that in both unlimited condition and in water limitation condition, having an irrigation schedule and also applying deficit irrigation has a positive effect on the gardener's income that for deficit irrigation in unlimited condition 1492 and in water limitation condition 1369 m3/ha water is needed.

    Keywords: Deficit irrigation, English method, Optimum water use depth, Production Function, readily available water
  • Sirous Safarzadeh, Maryam Saremi *, Amir Farshid, Monir Dehghani Pages 87-97
    Water is the most important limiting factor for agriculture and its optimal use with special importance. The purpose of this study was investigating of the effect of different irrigation methods on yield and yield components of wheat (Pishtaz cultivar) and evaluate of water efficiency. The following treatments included three methods of surface, sprinkler and strip drip irrigation. The experiment was conducted in a randomized complete block design with three replications in 2018_2019 in Khorramabad city. The research results demonstrated that type of irrigation method had a significant effect (p < 0.01) on the number of spikes, number of seeds per spike, stem height, 1000-seed weight, grain yield and water efficiency. Grain yield in surface, sprinkler and drip irrigation methods were 7.870, 6.83 and 5.017 tons per hectare, respectively, in other words, surface irrigation increased grain yield by 13.21 and 36.25 percent compared to sprinkler and drip irrigation methods, respectively. Also, the highest volume of applied water (6411 m3) and the lowest water efficiency (1.22 m3) were related to surface irrigation treatment. Strip drip irrigation treatment with about 3333 m3 of water irrigation, saved 59% of water compared with surface irrigation and therefore.
    Keywords: Irrigation method, Sprinkler Irrigation, Topical Irrigation, Volume of water consumption, Wheat
  • Yahya Choopan *, Abotaleb Hezarjaribi, Khalil Ghorbani, Mousa Hesam, Abbas Khashei Siuki Pages 98-108
    Abstract In the northeastern regions of the country, due to climatic conditions as well as severe water shortages, it is necessary to cultivate crops that have low water requirements and at the same time have optimal water efficiency. This research randomized complete block design study was performed with two factors of irrigation system type (surface S1 and subsurface S2) and irrigation time (region custom or mehr (October) 15 T1, 15 days delay T2 and 30 days delay T3) and three repetitions. The results of the mean squares showed that the quantitative traits (number of flowers, fresh flower weight, dry stigma weight, dry cream weight and large flower index) of saffron due to the interaction of irrigation method and time of first time irrigation were insignificant and only dry cream weight trait was significant at probability 5% level. The results of the mean squares of qualitative traits (piroxin, crocin, safranal, moisture, mold, and total microorganisms) of saffron in the irrigation time factor and the contrast of irrigation time factor in the irrigation system type of all qualitative traits were no significant. The results showed that the highest value for quantitative traits was the number of flowers and the dry weight of stigmas for S1T2 treatment with 53.1 flowers per square meter and 0.79 grams per square meter, respectively. Also, for qualitative traits of piroxin, crocin, saffron and microorganisms, the total S2T1 treatment was obtained with the values of 1/92, 1/262, 1/33 (maximum absorption) and 10733 numbers per gram, respectively and the best irrigation method and Irrigation time, surface system and 15 days delay were obtained.
    Keywords: Irrigation system, Irrigation management, Stigma, Total Coliform
  • Kiyoumars Roushangar *, Arman Alirezazadeh Sadaghiani, Saman Shahnazi Pages 109-120
    Prediction of flow discharge coefficient of gates is one of the essential issues in water engineering sciences. In recent years, various semi-empirical equations have been developed in order to predict the discharge coefficient of radial gates that the application of these formulas under submerged flow conditions suffered from large errors. The aim of present study is to apply robust Gaussian Process Regression (GPR) and Support Vector Machine (SVM) to predict discharge coefficient of radial gates under submerged flow conditions and compare the obtained results with well-known semi-empirical approaches. For this purpose, an extensive experimental dataset comprises 2136 data points were used to feed the utilized methods. Different combinations of dimensionless parameters were prepared and the performance of aforementioned methods were assessed. The obtained results showed that GPR method with input parameters of y0-yt/w and yt/w yields a correlation coefficient (R) of 0.983, a Nash- Sutcliffe efficiency (NSE) of 0.967 and root mean squared error (RMSE) of 0.027 and indicated superior performance compared with employed SVM and other semi-empirical approaches.
    Keywords: Flow conditions, Prediction accuracy, Gaussian Process Regression, Support Vector Machine
  • Shahab Hajighasemi, Mahmoud Zakeri Niri *, Ataollah Najafi Jilani Pages 121-137

    The purpose of the present study was Investigating of Climate Change Effects on the Surface Runoff of the Mazlaghan area. For this purpose, SWAT model was used to simulate basin hydrological regime and SUFI-2 algorithm in SWAT-CUP software to optimize model parameters. Statistical data used for runoff simulation were years (1997-2015). To evaluate the ability of SWAT model to simulate runoff discharge, Nash Sutcliffe, R2, p-factor and r-factor indices were used. Using the LARS-WG climate change model in the study area, map the observational data of Razin Station with long-term climate data, taking into account RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5 climate change scenarios for the coming period 2021- 2040 Climate change in the region was evaluated.. LARS-WG model to ensure the correct calibration errors indices of average root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE) and the coefficient of productivity Nash Sutcliffe (NSE) was used; The results of the study, while confirming the efficiency of the model, showed for the period 2021-2040, an increase in the mean annual temperature will occur based on the three scenarios mentioned. Also, the average monthly rainfall under the scenarios of RCP2.6, RCP4.5 increases and RCP8.5 predicts a decrease. Finally, according to the predicted climatic data in runoff simulation, an increase in runoff is predicted in the Alluvial Basin.

    Keywords: climate change, LARSWG, Mazlaghan River, Surface runoff, SWAT model
  • Shadieh Heydari *, Mojtaba Khoshravesh Pages 138-150
    Saturated hydraulic conductivity is one of the main parameters in agricultural and environmental studies that is essential for the estimation and management of water and solute transport in soil. In this research, 1200 series of data related to loamy soils were used to prediction and modeling saturated hydraulic conductivity using soil physical properties such as bulk density, available water capacity, organic carbon content and percent of clay, silt and sand content. From studied data series, 900 series were allocated for use in training models and 300 series for testing models in three designed scenarios. The performance of SVM, MLP and M5 models was evaluated in estimating saturated hydraulic conductivity of loamy soils. The performance of the models was compared using the statistical indices such as coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE) and mean bias error (MBE). The results showed that all three models used have good ability in saturated hydraulic conductivity modeling, but the M5 model with a high coefficient of determination over 0.95 in all three scenarios and a lower RMSE than other models was selected as the superior model. The results showed that intelligent data mining models make it possible to estimate unknown values based on ready patterns in a database. Therefore, the applied models can be used to predict solute transport in soil and soil physical parameters.
    Keywords: Solute Transport, Water Flow in Soil, decision tree, Soil physical properties, Bulk Density
  • Mina Rezaee Anvar, Mahmoud Zakeri Niri *, Masoumeh Sohrabi Mollayousefi Pages 151-163

    The purpose of the present study was to determine the flood Routing kinematics of the Ghareh-chay River that is done in the MATLAB programming environment. by providing the required data, the flood flow routing modeling of each station was performed by the kinematic wave method in the Ghareh-chay River basin. The results of physical characteristics of the river indicated that the study area had low slope and roughness coefficient and high soil curve number. In order to improve the kinematic wave routing, modeling was performed with input hydrograph as the initial condition and considering zero value for all zero-second discharges as the boundary condition. The obtained graphs show the conformity of the modeling performed with the observed data. Nash–Sutcliffe (NS), Coefficient of Determination (R2) and Normal Root Mean Square Error (NRMSE) indices were used to evaluate the model capability. In the results of the model performance evaluation for the Hydrometric Azna, Bazaneh, Toure and Pole Doab with the high value of Nash coefficient and Coefficient of Determination and the low error value of NRMS indicate that the model The kinematic wave has been successful in simulating flood flow and has good accuracy. and it was determined that the results of the present model can be generalized to basins with this type of shape.

    Keywords: routing, Ghareh Chay River, Manning Roughness coefficient, Kinematic Wave
  • Halimeh Piri *, Mojtaba Mobaraki Pages 164-176
    The present study was conducted to provide sustainable solutions in water resources management using the concept of water footprint and water use efficiency of barley at the national level. At the beginning of the study, the provinces of the country were classified according to the Dumartin climate. Then, green, blue, gray and white water footprints in barley production and water use efficiency in different climates and provincial centers were calculated during the statistical period of 2008-2017. Also, spatial and temporal zoning of water footprint and water use efficiency were performed. The results showed that the highest water footprint of green water in the humid and Mediterranean climate of the north of the country were Rasht stations (592.553 m3/ton), Gorgan (570.86 m3/ton) and Sari (543.53 m3/ton) and the lowest In ultra-dry climate, Yazd station was obtained with 124.21 m3/ton. Zahedan station with ultra-dry climate had the highest water footprint of blue (787.01 m3/ton) and Rasht with humid climate had the lowest (86.73 m3/ton). The highest amount of gray water footprint was related to Zahedan stations (390.4 m3/ton) and Bushehr (390.11 m3/ton) and the lowest amount was in Hamedan station (239.67 m3/ton). In terms of white water footprint, the highest was in Zahedan station (1956.2 m3/ton) and the lowest was in Rasht station (515.599 m3/ton). Spatial distribution of total water footprint showed that the highest total water footprint was in the southeast of the country and the arid climate and the lowest was observed in the northern and western parts of the country. The results of water use efficiency zoning showed that the highest water use efficiency was observed in the western regions of the country and the lowest was observed in the northern and western parts of the country. Therefore, according to the obtained results, it can be said that the northern and western regions of the country are more suitable for planting barley. Also, due to the lack of water in areas with dry climate and high water footprint in these areas, barley cultivation in these areas should be avoided. In these areas, cultivation of crops with less water requirements and higher yields should be planned.
    Keywords: Climate, Green water, White Water, Relative water supply index
  • Hadi Ramezani Etedali, Kyvan Zarakani, Mohadese Sadat Fakhar * Pages 177-187
    Today, due to high water consumption in the agricultural sector and the water crisis in the country, efforts have been made to improve irrigation methods. Given that agricultural irrigation is still superficial, it is necessary to find a solution to improve these methods at a much lower cost than pressurized irrigation. The purpose of this study is to use SIRMOD software to determine the optimal values of design parameters such as length, flow and cut-off time in two continuous flow regimes and flow reduction in strip and stream irrigation systems. Using the SIRMOD model, 25 and 50% of the actual values of field length, inlet flow and cut-off time were generated. The results showed that with a reduction of 25 to 50% in the length and flow rate to the farm, evaluation indicators such as application efficiency, storage efficiency, distribution uniformity, increase significantly And runoff ratio and deep penetration ratio were significantly reduced. The results of the effect of changes in tape length on evaluation indicators show that the amount of storage efficiency in the range (-0.5 to +0.25) is almost a constant value equal to 100, but in the range (+0.25 to +0.5) The efficiency has changed even in some places to 80, and the application efficiency in most furrows is a value between (90 to 40). The results showed that the flow reduction method, while being effective in increasing the evaluation indicators due to the interruption of water flow by the farmer after the end of the progress phase, especially in strip irrigation, did not have a significant effect on increasing the indicators.
    Keywords: Input flow, Application efficiency, Farm length
  • Ali Arefinia, Khaled Ahmadaali * Pages 188-198
    Increasing the water productivity by cropping pattern optimization is one of the best ways for development in agriculture. In this study, in order to maximize farmers' income and minimize blue water footprint of wheat, barley, alfalfa, and maize, the NSGA-II multi-objective optimization algorithm and United Nations commission on sustainable development’s indicator has been used in four cropping pattern scenarios in the 56 cities of the eastern provinces of Iran. The results showed that in some scenarios it was not possible to fully achieve these goals in the multi-objective model. The results also showed that the production of 50, 75 and 100% of the current values causes a low, moderate and severe water stress in the study region, that on average, save 55, 40 and 30 % of the region's water resources, respectively. Implementation of this model in the study area would increase revenue, reduce water consumption and, consequently make more environmental sustainability.
    Keywords: NSGA II, Blue water, Water security, Multi-Objective Optimization, Optimum Cropping Pattern
  • Seyed Ahmad Ghaheri Nejad, Mehdi Behdarvandi Askar *, Mohammad Ansari Ghojghar, Ehsan Parsi Pages 199-210
    The development of water waves through submerged and non-submerged vegetation is accompanied by a loss of energy through the resistive force of the vegetation, resulting in a decrease in wave height. Wave damping by vegetation is a function of cover characteristics such as geometry and structure, immersion ratio, density, hardness, and spatial arrangement, as well as wave conditions such as input wave height, duration, and wave direction. In the present study, the effect of geometric arrangement of vegetation with variable height on wave damping has been investigated using the Flow 3D numerical model. For this purpose, a channel with a length of 480 cm and a width of 10.8 cm, which has been previously used by Cox and Wu (2015) to study the effect of plant density with variable height on wave damping, is modeled. The operation of the three arrangements, including long to short arrangement, short to long arrangement, and zigzag arrangement, is examined under four different waves, all of which are linear waves. It should be noted that in this study, wave height is considered as an damping index. The results obtained by measuring the height of the waves at four different points along the channel show that the behavior of the waves in dealing with different arrangements follows a fixed pattern and also changes in the geometry of the vegetation can greatly lead to Increase the damping of the waves. The results show that a change in height arrangement can cause a change in damping of up to 7.1%.
    Keywords: Green belt, Wave, geometric layout, Vegetation
  • Samad Emamghoizadeh, Amin Nazeri *, Khalil Azhdary Pages 211-222
    Scouring is one of the most important factors threatening the stability of bridge abutments on rivers. Most of bridge abutments are located in floodplains. In the present study, the effects of four different single spur dike shapes including the simple spur dike, T-shaped spur dike, L-shaped spur dike with a clapper toward downstream, and L-shaped dike with a clapper toward upstream on the maximum scour depth at the abutment of a bridge, are studied. The present study was conducted on a rectangular flume with a width of 1m, a length of 12m, and a height of 60cm. The compound channel was constructed in a symmetrical and rectangular shape with the width of the main channel 20 cm and the width of the floodplains 40 cm. Spur dikes with three lengths including the 4, 8, and 12-cm lengths were installed as single spur dikes at 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28 and 32-cm distances from the abutment. The results indicated that the simple spur dike, the T-shaped spur dike, the L-shaped spur dike with a clapper toward downstream and the L-shaped spur dike with a clapper toward upstream reduced the maximum scour depth at the abutment by 80%, 93%, 96% and 78% respectively.
    Keywords: local scour, abutment, Spur Dike, Flood plain, Experimental Model
  • MohammadReza Emdad *, Arash Tafteh Pages 223-233

    The investigation of plant production limiting factors requires extensive and costly research, so the use of models can be noteworthy. Practical models including Aquacrop and DSSAT are used to simulate plant production. In the first year, these models were calibrated for Khuzestan wheat farms in Ramseh pilot and in the second year for two pilots, Ramseh and Hamidiyeh.The normalized root mean square error, agreement index and model efficiency with DSSAT model for grain yield values in the first year were 0.036, 0.01, 0.92 and 0.76, respectively that Comparison of these values with statistical indices obtained from Aquacrop model indicates less error and more performance index for using DSSAT model. Also, the performance of the model, which is an indicator of the effectiveness in the selection of models, shows that the DSSAT is more efficient than the Aquacrop model. Mean root mean square error and normalized root mean square error of wheat biomass in the DSSAT model were determined to be 0.23 and 0.04 respectively that indicates the DSSAT model has higher efficiency and accuracy than the Aquacrop model in simulating grain yield and wheat biomass.

    Keywords: evapotranspiration, Grain Wheat production. Irrigation Management, Khuzestan, Validation
  • Meisam Palash, Ali Bafkar *, Bahman Farhadi Pages 234-244

    Among the indicators of optimizing water consumption in the agricultural sector; crop water productivity index has received more attention. This index is estimated based on the crop yield and water requirement, which depends on meteorological parameters, soil characteristics, field management and crop type. Due to changes in meteorological parameters in different regions, changes in the crop yield and water requirement in different regions can be expected. In this study, the Maize SC 706 was cultivated in the research farm of faculty of agriculture, Razi University, Kermanshah, in a randomized complete block design with treatments of 120, 100, 80 and 60% of irrigation requirement and three replications. The AquaCrop model was calibrated and validated using measured farm data. The results of model output and field data showed that the difference between biomass yield and grain yield in irrigation treatments was significant at the level of one percent. According to the calibrated crop file and daily meteorological data (1988-2017), water requirement and grain yield under full irrigation conditions in five synoptic stations of Kermanshah, Islam Abad Gharb, Sarpol-e Zahab, Ravansar and Kangavar were estimated using the model. The average of grain yield for the 30 years studied in these stations was estimated at 9403, 9261, 9171, 9016 and 9151 kg / ha, respectively. According to the estimated yield and water requirement, the amount of water productivity in the full irrigation conditions was calculated, the amount of which for Kermanshah, Islamabad Gharb, Sarpol Zahab, Ravansar and Kangavar stations respectively were 0.95, 1.09, 1.09, 0.88 and 1.18 kg of grain per cubic meter of water were estimated.

    Keywords: Maize, Irrigation, AquaCrop, Simulation, Spatial variation