فهرست مطالب

مهندسی آبیاری و آب ایران - پیاپی 47 (بهار 1401)

مجله مهندسی آبیاری و آب ایران
پیاپی 47 (بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/01/22
  • تعداد عناوین: 25
|
  • ملیحه حاج غنی، سودابه گلستانی*، محمد ذونعمت کرمانی، غلامعباس بارانی صفحات 1-18

    در تحقیق حاضر به مطالعه اثر تغییر تراکم پوشش بستر کانال، دبی و شیب بر برخی از خصوصیات هیدرولیکی جریان پرداخته شده است. به منظور شبیه سازی جریان از یک فلوم آزمایشگاهی به طول 3 متر استفاده شد و پوشش شاخه ای مصنوعی انعطاف پذیر با چهار تراکم (صفر، 20 ، 30 و 50 درصد) در کف فلوم نصب و جمع آوری اطلاعات در ازای سه شیب (صفر، 5/0 و 1 درصد) و پنج دبی ورودی (5 ، 10، 15، 20 و 25 لیتر بر ثانیه) انجام شد. تجزیه و تحلیل مقادیر ثبت شده نشان داد که رفتار پارامترهای هیدرولیکی جریان به اثر متقابل دبی و شیب و تراکم پوشش وابسته است. تراز سطح جریان و ضریب زبری مانینگ با افزایش تراکم پوشش گیاهی در یک دبی ثابت به صورت غیر خطی افزایش یافت و بیشترین مقدار تراز سطح و ضریب زبری در شرایط مسطح، تراکم 50 درصد و به ترتیب در دبی 25 و 5 لیتر بر ثانیه مشاهده شد. همچنین با افزایش تراکم پوشش گیاهی در یک دبی ثابت، سرعت عمقی جریان و تنش برشی به صورت غیر خطی و سرعت طولی جریان به صورت خطی کاهش یافت و کمترین مقدار سرعت طولی و تنش برشی در شرایط مسطح و تراکم 50 درصد و به ترتیب در دبی 5 و 25 لیتر بر ثانیه مشاهده شد. با افزایش تراکم پوشش گیاهی در یک دبی ثابت، عدد فرود نیز کاهش یافت و بیشترین مقدار عدد فرود در دبی 25 لیتر بر ثانیه و شرایط بدون پوشش گیاهی و شیب 1 درصد مشاهده شد.

    کلیدواژگان: پوشش گیاهی، زبری بستر کانال، سرعت جریان، مقاومت هیدرولیکی
  • سمیه کریم پور، سعید گوهری، مهدی یاسی* صفحات 19-39
    کالورت یکی از سازه های اصلی جهت عبور جریان سطحی در راه ها و خطوط ریلی است. جریان آب همراه با انتقال رسوبات و مواد زاید و شناور، سبب انسداد کالورت ها و پس زدگی آب، و در نتیجه کاهش ظرفیت انتقال سیلاب می گردد. هدف اصلی این پژوهش مدل سازی فیزیکی و شبیه سازی عددی اثرات درصدهای مختلف انسداد در ورودی کالورت ها بر هیدرولیک جریان بوده است. اثرات انسداد کالورت در 21 آزمون تجربی بررسی شد. برای تکمیل آزمون انسدادهای محتمل در کالورت، از مدل متن باز OpenFOAM استفاده شد. سه سناریو انسداد با مساحت ورودی 20، 40 و 60 درصد شبیه سازی گردید. مدل ریاضی با داده های مدل فیزیکی واسنجی شد. در شبیه سازی جریان در انسدادهای مختلف دهانه کالورت، مدل تلاطم LES در OpenFOAM عملکرد بهتری نسبت به مدل های تلاطم گروه RAS نشان داد. نتایج شبیه سازی مشخصات جریان با کاربرد مدل تجاری FLOW-3D مقایسه و تایید گردید. نتایج برای سه جریان مختلف (40، 60 و 100 درصد از بده طراحی) نشان داد که در شرایط انسداد یکسان، نرخ افزایش تراز سطح آب بالادست برای بده های کمتر، بیشتر از بده طراحی است. انسداد باعث تغییر در شدت تلاطم و تنش برشی در خروجی کالورت می شود. برای بده طراحی با انسداد 40 درصد، میزان تنش برشی تا 10 برابر افزایش می یابد؛ که سبب آبشستگی بیشتری در آبراهه پایین دست کالورت می گردد.
    کلیدواژگان: انسداد، کالورت، مدل تلاطم، OpenFOAM، Flow-3D
  • مصطفی فرجیان، امیرعباس کمان بدست*، علی سلاجقه، محمد انصاری قوجقار، احسان پارسی صفحات 40-62

    آبشستگی یک پدیده طبیعی است که در نتیجه عامل فرسایش دهنده جریان آب رخ می دهد. در اثر برخورد آب به پایه اسکله گرداب هایی موسوم به گرداب نعل اسبی به وجود می آید. گرداب های نعل اسبی بیشتر در جلو پایه فعالیت دارند که عامل اصلی پدیده آبشستگی است. در این تحقیق اثر کاربرد سازه های مثلثی بر کاهش آبشستگی اطراف پایه های اسکله ساحلی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. این پژوهش در یک فلوم آزمایشگاهی با قوس 90 درجه استفاده شد. سازه های محافظ مثلثی با زوایای 15، 30، 45 و 60 درجه و یک سازه مثلثی دارای انحناء در نظر گرفته شد. آزمایشات با دبی های 6، 5/7، 5/8 و 10 لیتر بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان داد که نصب سازه های محافظ مثلثی در دبی حداکثری 10 لیتر بر ثانیه، می تواند در در بالادست و پایین دست جریان عمق آبشستگی را به ترتیب تا 84 و 78 درصد کاهش دهد. بهترین عملکرد مربوط به سازه محافظ 15 درجه در بالادست جریان و هم چنین سازه محافظ 60 درجه در پایین دست جریان می باشد. نتایج حاکی از آن است که با افزایش عدد فرود عمق آبشستگی افزایش می یابد. همچنین سازه محافظ دارای انحناء در بالا دست جریان عملکرد بسیار مطلوب و در پایین دست جریان عملکرد ضعیف تری نسبت به سایر سازه های محافظ داشت.

    کلیدواژگان: فرسایش، گرداب های نعل اسبی، رسوب، سازه های محافظ
  • فاطمه زهرا اسدی، مهدی مفتاح هلقی*، اسماعیل کردی، امیراحمد دهقانی صفحات 63-80

    خلیج های میانی یا حفره های جانبی بعنوان یکی از عوارض طبیعی یا مصنوعی ایجاد شده، به نوبه خود بر شرایط هیدرولیکی جریان اثر می گذارند. این عوارض با ایجاد ساختار های ثانویه و لایه های برشی، فرآیندهای مهم هیدرودینامیکی که در اغلب مسایل مهندسی هیدرولیک نقش مهمی در شکل گیری رفتار عمومی جریان دارند را کاملا تحت تاثیر قرار می دهند. در تحقیق حاضر به بررسی الگوی جریان در محدوده خلیج میانی پرداخته شده است. آزمایش ها برای خلیجی به ابعاد 3/0×3/0 متر و در مجاورت کانالی به عرض 5/0 متر و با اندازه گیری سرعت ها در شبکه تعریف شده با استفاده از سرعت سنج سه بعدی Vectrino انجام گرفت. نتایج مشاهداتی وجود یک سیکل گردشی بزرگ مقیاس در محدوده داخلی خلیج را تایید نمود. در ادامه بررسی داده ها نشان داد میزان سرعت در راستای مختلف از جریان کانال اصلی متاثر بوده و با افزایش جریان کانال اصلی، سرعت در خلیج نیز افزایش می یابد. همچنین بررسی نتایج نشان داد در دبی ثابت عبوری از کانال اصلی، با افزایش عمق جریان، سرعت در نیمه خارجی خلیج همانند کانال اصلی کاهش می یابد ولی در نیمه داخلی، سرعت جریان با افزایش عمق، افزایش می یابد که این امر نشان دهنده نفوذ بیشتر جریان به داخل خلیج می باشد.

    کلیدواژگان: الگوی جریان، خلیج مصنوعی، سرعت سنج سه بعدی، مدل آزمایشگاهی
  • آدینه عبدی، صفورا اسدی کپورچال*، مجید وظیفه دوست، مجتبی رضایی صفحات 81-96

    در دهه های اخیر مدل های زیادی برای شبیه سازی مدیریت آب در مزرعه بسط یافته و تمرکز اصلی پژوهش گران به دست آوردن محصول بیشتر به ازای واحد آب مصرفی است. بهره وری آب بیان گر مقدار عملکرد محصول به ازای هر واحد آب کاربردی است. با توجه به محدودیت منابع آب و مصرف بهینه آن در راستای صرفه جویی و افزایش بهره وری آب، پژوهش حاضر با هدف شبیه سازی شاخص های بهره وری آب برای محصول برنج رقم هاشمی با استفاده از مدل آگروهیدرولوژیکی SWAP در خاک های شالیزاری در مقیاس مزرعه ای انجام شد. برای اندازه گیری مقدار تبخیر-تعرق واقعی از دو لایسیمتر ته بسته استفاده شد. مقدار تبخیر-تعرق به صورت روزانه اندازه گیری و بهره وری آب آبیاری (WPir) و بهره وری بر حسب تبخیر-تعرق (WPET) محاسبه گردید. سپس مقادیر اندازه گیری شده با برآورد شده از مدل SWAP مقایسه شدند. نتایج نشان داد که مدل SWAP از دقت بسیار خوبی در برآورد میزان عملکرد (90/0=R2و 73/648=RMSE) و میزان آب مصرفی در فرایند تبخیر-تعرق (89/0=R2 و 07/164=RMSE) برخوردار می باشد. با استفاده از مدل واسنجی شده SWAP، شاخص های بهره وری آب حاصل از تقسیم عملکرد بر تبخیر- تعرق (WPET) و عملکرد بر آب آبیاری (WPir) در مزرعه مورد مطالعه به ترتیب برابر با مقدار 876/0 و 553/0 کیلوگرم بر متر مکعب تخمین زده شد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش راندمان آبیاری، حذف نفوذ عمقی و کاهش تبخیر کارایی مصرف آب به میزان 30% افزایش می یابد. به طور کلی به منظور مدیریت صحیح مزارع شالیزاری در سطح نسبتا وسیع و با در نظرداشتن عملکرد مطلوب محصول در زمان برداشت، توجه جدی به بهره وری آب و ارتقای آن با اعمال روش های کارآمد یکی از موثرترین راه های مقابله با بحران کم آبی و افزایش کمی و کیفی تولیدات برنج می باشد.

    کلیدواژگان: پارامترهای هیدرولیکی خاک، بهره وری آب، مدل SWAP، مدیریت آب
  • بهزاد نوروزی، جلال بازرگان* صفحات 97-120
    تحلیل جریان غیرماندگار در آستانه سرریزها، به جهت لزوم تعیین دقیق میزان دبی عبوری و ارتفاع تیغه آب بر روی آنها، بسیار حایز اهمیت است. به دلیل تفاوت در ماهیت جریانهای ماندگار و غیرماندگار و به علت تاثیر ترم های مختلف معادله سنت و نانت، منحنی اشل- دبی سرریزها تحت این نوع جریانها با یکدیگر متفاوت می باشد. در این تحقیق جریان سه بعدی سطح آزاد بر روی سرریزهای اوجی و کلید پیانویی تحت جریانهای ماندگار و غیرماندگار با استفاده از نرم افزار FLOW-3D مدلسازی عددی شده و تاثیر انواع هیدروگرافهای ورودی به ازای پایه های زمانی متعدد بررسی شد. بر اساس نتایج حاصله، منحنی واحد اشل-دبی در جریان ماندگار در شرایط غیرماندگار به صورت منحنی حلقوی تبدیل می شود. در هر دو نوع سرریز هر چه پایه زمانی هیدروگراف بیشتر می شود، منحنی اشل- دبی از حالت حلقوی خارج شده و به یک منحنی واحد سوق پیدا کرده و با افزایش زمان پایه هیدروگراف در نهایت بر منحنی اشل- دبی در حالت ماندگار منطبق می گردد. در هر دو نوع سرریز مورد مطالعه اختلاف ارتفاع هد آب، به ازای دبی ثابت در هیدروگراف با زمان پایه کمتر یعنی هیدروگراف با شیب شاخه های صعودی و نزولی بیشتر، بزرگتر است. مقادیر میانگین اختلاف ارتفاع تیغه آب به ازای دبی یکسان در منحنی حلقوی شکل دبی-اشل در سرریز اوجی به ازای هیدروگراف های با گام زمانی 4 و 10 و 40 ثانیه به ترتیب 023/0 و013/0و 008/0 متر و برای سرریز کلید پیانویی به ترتیب 024/0 و 019/0 و 009/0 متر برآورد شده است. به عبارتی در هیدروگرافهای ورودی با شیب های تندتر در آستانه سرریزهای واقع در کانالها و یا سرریزهای استفاده شده بصورت بند انحرافی، حتما جریان بایستی به صورت غیرماندگار تحلیل گردد. به ازای ارتفاع سرریز یکسان و هیدروگراف ورودی ثابت، تغییرات هد آب در سرریز کلید پیانویی  نسبت به سرریز اوجی بیشتر است.
    کلیدواژگان: جریان غیرماندگار، معادلات سنت و نانت، سرریز اوجی، سرریز کلیدپیانویی، منحنی اشل-دبی
  • نیازعلی ابراهیمی پاک*، اصلان اگدرنژاد، آرش تافته، محمدعلی انصاری صفحات 121-136

    برنامه ریزی آبیاری و تامین نیاز کود نیتروژن تاثیر زیادی بر عملکرد و کارایی مصرف آب گوجه فرنگی دارد. لیکن به دلیل هزینه بر و زمان بر بودن انجام آزمایش های مختلف، برای دستیابی به مناسب ترین میزان آب آبیاری و کود نیتروژن، می توان از مدل های رشد گیاهی مانند AquaCrop استفاده کرد. بدین منظور از داده های جمع آوری شده از یک مزرعه آزمایشی در اسماعیل آباد قزوین طی دو سال زراعی استفاده شد. اثر مقدار آبیاری در چهار سطح (E1: 50، E2: 75، E3: 100 و E4: 125 میلی متر تبخیر از تشت تبخیر کلاس A) و مقدار کود مصرفی در سه سطح (F1: 70 درصد نیاز کودی، F2: 100 درصد نیاز کودی گیاه و F3: 40 درصد نیاز کودی) بر عملکرد گوجه فرنگی در نظر گرفته شد. ابتدا مدل AquaCrop تحت شرایط بدون تنش کودی و با استفاده از داده های سال اول واسنجی شد. سپس از تیمار F3 در سال اول و دوم برای واسنجی این مدل تحت شرایط کودی (40 درصد نیاز کودی) استفاده شد. نتایج نشان داد که همبستگی بالایی بین مقادیر مشاهداتی و شبیه سازی شده عملکرد (R2=0.915) و کارایی مصرف آب (R2=0.893) وجود داشت. نتایج مقایسه مقادیر مشاهداتی و شبیه سازی شده توسط آماره های میانگین خطای اریب، جذر میانگین مربعات خطا و جذر میانگین مربعات نرمال شده نشان داد که دقت این مدل برای تعیین هر دو پارامتر عملکرد و کارایی مصرف آب قابل قبول بود. مقادیر این آماره ها برای عملکرد به ترتیب برابر با 02/0- (تن بر هکتار)، 42/0 (تن بر هکتار) و 07/0 و برای کارایی مصرف آب به ترتیب برابر با 01/0- (کیلوگرم بر مترمکعب)، 02/0 (کیلوگرم بر مترمکعب) و 03/0 بود. با توجه به مقادیر کارایی مدل AquaCrop در شبیه سازی عملکرد (41/0) و کارایی مصرف آب  (19/0)، استفاده از این مدل برای شبیه سازی عملکرد و کارایی مصرف آب گوجه فرنگی تحت شرایط مختلف آبیاری و کود مصرفی پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: تنش کودی، سناریوهای کم آبیاری، کارایی مصرف آب، مدل رشد گیاهی
  • سید یعقوب کریمی، حامد نوذری*، علیرضا مهربانی بشار، مهران سپیددست، فردوس رحیمی، ژینو بهمنی، زهرا سلیمی، آیگین امیدی صفحات 137-148
    محدودیت منابع، از جمله آب، به خصوص در کشور ما یکی از چالش هایی است که بخش کشاورزی را در بر گرفته است. با توجه به محدودیت این منبع حیاتی، بخش کشاورزی ایران می تواند با مدیریت صحیح استفاده از منابع آب، از جمله بالا بردن کارایی مصرف آب، تا حدودی این بحران را مهار نماید. در این تحقیق به بررسی کارایی فنی مصرف آب و عوامل موثر بر آن در تولید انگور در شهرستان بیجار با استفاده از روش تحلیل پوششی داده ها با رویکرد نهاده محور پرداخته شده است. داده های این مطالعه از طریق جمع آوری پرسشنامه از 170 نفر از باغداران این شهرستان، طی سال زراعی 96-1395 به دست آمده است. نتایج نشان داد میانگین کارایی مصرف آب با فرض بازدهی ثابت و متغیر نسبت به مقیاس به ترتیب برابر با 94/51 و 59/83 درصد است که این اختلاف به دلیل وجود عدم کارایی مقیاس در تولید انگور در این شهرستان می باشد. بنابراین با افزایش مقیاس تولید در این منطقه مقدار کارایی مصرف آب نیز افزایش قابل توجهی خواهد داشت. بررسی عوامل موثر بر کارایی مصرف آب نشان داد که متغیرهای تحصیلات و سابقه ی تولید انگور تاثیر معنی داری بر کارایی مصرف آب در شهرستان بیجار داشته است و  هرچه تحصیلات و سابقه ی تولید انگور افزایش یابد، ناکارایی مصرف آب در تولید این محصول کاهش می یابد. با توجه به نتایج تحقیق با آموزش و دادن مشاوره به تولیدکنندگان، به ویژه با استفاده از دانش فنی تولیدکنندگان نمونه، افزایش کارایی آب در تولید انگور در شهرستان بیجار وجود دارد.
    کلیدواژگان: کارایی مصرف آب، انگور، شهرستان بیجار، تحلیل پوششی داده ها، نهاده محور
  • زکیه داودنیا، صدیقه هاشمی بناب*، مرتضی مولایی صفحات 149-162
    با توجه به محدودیت منابع آب در مناطق خشک جهان، استفاده از روش های نوین آبیاری با راندمان بالا و بدون محدویت استفاده از آبهای شور و پساب ها، در کشاورزی امری ضروری است. یکی از راه های افزایش بهره وری آب در بخش کشاورزی، استفاده از روش آبیاری با استفاده از سیستم بخار- سفال است. در این مطالعه یک روش جدید از آبیاری سفالی که قابلیت انتقال رطوبت و مواد مغذی به خاک را داراست معرفی می گردد. هدف از این پژوهش مقایسه الگوی توزیع رطوبت در آبیاری سفالی با استفاده از آب و بخار آب می باشد. این پژوهش در قالب یک طرح آزمایشگاهی با سه بار تکرار انجام گرفت. سیستم مورد نظر برای انجام آزمایش شامل دو عدد پلکسی گلس شفاف به ابعاد یکسان (40×30×130 سانتی متر) می باشد. لوله های سفالی بکار گرفته شده در هرکدام از باکس ها دارای ابعاد یکسان بودند (به طول 90 و قطر 5 سانتی متر). پرلیت -کوکوپیت با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مشخص به عنوان بستر کشت استفاده شد. اندازه گیری رطوبت حجمی خاک با استفاده از رطوبت سنج مقاومتی آنالوگ صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که توزیع زمانی و مکانی رطوبت در نمونه و شاهد به شکل یکنواخت صورت گرفته است اما به ازای تراوایی یکسان در لوله های سفالی در یک بازه زمانی برابر، حجم رطوبت انتقالی به خاک توسط سیستم بخار- سفال کمتر از سیستم آب- سفال بوده است. این در حالی است که لوله های سفالی دراری خاصیت خودتنظیمی بوده و موجب انتقال رطوبت به خاک تا حد ظرفیت زراعی می گردد که موجب می شود نیاز آبی گیاه در هر دو حالت تامین شود. نتیجه اینکه راندمان استفاده از بخار آب نسبت به آب در لوله های سفالی بالاتر است. همچنین بخار به علت عاری بودن از املاح، موجب گرفتگی لوله های سفالی نمی گردد و طول عمر لوله ها افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: لوله سفالی، سیستم آبیاری، توزیع رطوبت
  • مهدی کماسی*، بهرنگ بیرانوند، احمدرضا مظاهری صفحات 163-181

    بروز پدیده قوس زدگی درهسته موجب کاهش تنش و ایجاد آبشستگی رس و به دنبال آن تخریب سد می گردد، بنابراین همواره به عنوان یک مساله مهم در سدهای خاکی مطرح است. در این پژوهش  جهت بررسی تنش کل و ضریب قوس زدگی سد خاکی مروک از نرم افزارGeostudio استفاده شده است. در مد ل سازی سد، از مدل رفتاری موهر کولمب استفاده شده و تاثیر ساخت مرحله ای نیز لحاظ گردیده است. با تحلیل تنش-کرنش در دوره ساخت سد و تاثیر عملیات ساختمانی، نتایج تنش کل و ضریب قوس زدگی ارزیابی و با نتایج ابزاردقیق مقایسه گردید. به منظور تطبیق داده‎های مشاهداتی و پیش‎بینی شده از رگرسیون چند متغیره و از معیار ضریب تبیین استفاده شد و  مقدار 9834/0R2= به‎دست آمد که همخوانی بسیار خوبی بین داده‎های مشاهداتی و پیش‎بینی شده از لحاظ قوس زدگی می باشد. نتایج بیانگر آنست که با افزایش خاکریزی تنش کل نیز افزایش می یابد و بیشترین درصد قوس زدگی از ابتدا تا پایان مرحله ساخت برابر 58% و در یک سوم ارتفاع هسته از کف رخ داده است. با توجه به تاثیر زیاد تحکیم بر شدت قوس زدگی، سرعت ساخت می بایست به گونه ای انتخاب شود که قبل از اجرای لایه های فوقانی بخشی از تحکیم لایه های زیرین انجام شده باشد. همچنین می توان با انتخاب فیلتر مناسب بین هسته و پوسته و همچنین استفاده از مصالح با ضریب پواسون بالا میزان قوس زدگی را کاهش داد.

    کلیدواژگان: تحلیل برگشتی، سد مروک، تنش، ضریب قوس زدگی، Geostudio
  • سجاد مشایخی، کیومرث ابراهیمی*، فرشته مدرسی، شهاب عراقی نژاد صفحات 182-199
    حوضه آبریز روخانه میناب و سرشاخه های اصلی آن که بخشی از سواحل مکران را تشکیل می دهند، به دلیل داشتن موقعیت جغرافیایی مهم و بحران کم آبی که با آن مواجه است، یکی از مناطق پر اهمیت جهت برنامه ریزی و مدیریت منابع آب می باشد. هدف از پژوهش حاضر شبیه سازی و ایجاد مدل برنامه ریزی و مدیریت جامع منابع آب با استفاده از نرم افزار WEAP در این منطقه است. منطقه مورد مطالعه شامل محدوده های مطالعاتی میناب، جغین توکهور، منوجان، رودان، نودژ، ده کهان، مسافرآباد و فاریاب گلاشگرد است. دو سناریوی: 1) مرجع (RS) و 2) توسعه محافظه کار کشاورزی (CAS)، برای افق 15 ساله از سال آبی 1395-1394 تا 1410-1409، با استفاده از خروجی های مدل WEAP اجرا شد و ارزیابی بر اساس معیارهای عملکرد اطمینان پذیری در حجم، برگشت پذیری ، آسیب پذیری و شاخص پایداری در بخش مصارف انجام گرفت. به این منظور از داده های یک دوره 15 ساله آبی (1394-1380) استفاده شد که 10 سال آن (1389-1380) جهت واسنجی و 5 سال دیگر (1394-1390) جهت صحت سنجی بکار برده شد. شاخص های ارزیابی ضریب تبیین و ضریب نش- ساتکلیف در دوره واسنجی برای حجم مخزن سد استقلال به ترتیب برابر 98/0، 97/0 برای ایستگاه های هیدرومتری به ترتیب برابر 92/0، 89/0 و همچنین برای آبخوان ها 90/0، 86/0 و در دوره صحت سنجی نیز 98/0، 98/0 برای حجم مخزن سد استقلال، 78/0، 70/0 برای ایستگاه های هیدرومتری و 97/0، 88/0 برای آبخوان ها محاسبه شد که بیانگر مدل سازی قابل قبولی می باشد. در بین دو سناریوی تعریف شده نیز سناریوی توسعه محافظه کار کشاورزی با شاخص پایداری 47/55 % در اولویت بالاتری قرار گرفت.
    کلیدواژگان: مدیریت یکپارچه، حوضه رودخانه میناب، شاخص پایداری، WEAP، مکران
  • فرناز محمدی، میرعلی محمدی*، جواد بهمنش، سعید جلیلی صفحات 200-219

    مطالعه رفتار نوسانات تراز آب ها به دلیل توزیع نامتوازن در چرخه هیدرولوژیک برای بیلان آب حایز اهمیت است. در تحقیق حاضر، نوسانات تراز آب زیرزمینی دشت های ارومیه و میاندوآب در دو مدل SVM و Wavelet از گروه محاسبات نرم، بررسی شده است. برای این منظور، اطلاعات مربوط به بازه زمانی سال های 1381-1396 برای هر دو دشت های ارومیه و میاندوآب با در نظر گرفتن چهار سناریو: (1) تراز آب زیرزمینی- تراز آب زیرزمینی با یک ماه تاخیر، (2) تراز آب زیرزمینی- تراز آب زیرزمینی با دو ماه تاخیر، (3) تراز آب زیرزمینی- بارش و (4) تراز آب زیرزمینی- دما صورت گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی مورد مقایسه قرار گرفت و بهترین مدل معرفی گردید. نتایج تحلیل رگرسیون حاصل نشان داد 90/0=R2 و 4/0MSE= به ترتیب متعلق به چاه پیزومتر دوم دشت ارومیه و چاه پیزومتر سوم دشت میاندوآب در هر دو مدل SVM و Wavelet برای سه سناریوی تراز آب زیرزمینی- تراز آب زیرزمینی با یک ماه تاخیر، تراز آب زیرزمینی-بارش و تراز آب زیرزمینی-دما بوده است. داده های متغیرهای اقلیمی دما، بارش و تراز آب زیرزمینی با یک ماه تاخیر به عنوان متغیر مستقل و داده های تراز آب زیرزمینی به عنوان متغیر وابسته سناریوهای مذکور با 80% داده های آموزشی و 20% داده های آزمون را تشکیل دادند؛ و نتایج این بررسی نشان داد که متغیر اقلیمی بارش در نوسانات تراز آب زیرزمینی تاثیر بسزایی دارد. در حالت کلی، نتایج پیش بینی مدل Wavelet بهتر از مدل SVM در بررسی نوسانات تراز آب زیرزمینی در دشت های ارومیه و میاندوآب بدست آمدند. در تحقیق حاضر، بررسی مستقل مدل های مذکور به منظور شبیه سازی نوسانات تراز آب زیرزمینی و مقایسه یکایک آن دو مدل در کاربرد آنها می باشد.

    کلیدواژگان: تراز آب زیرزمینی، تحلیل رگرسیون، SVM، Wavelet
  • مبینا ربیعی، حجت کرمی* صفحات 220-242

    به دلیل پیچیدگی های موجود در طبیعت سیستم های آب زیرزمینی و همچنین محدودیت های موجود در حفر گمانه ها، مدل سازی زمانی و مکانی تراز آب زیرزمینی به آسانی میسر نمی باشد. به منظور یافتن راهکارهایی مفید برای پیش بینی زمانی-مکانی سطح آب زیرزمینی، از روش های هوش مصنوعی مانند RBF, ANN, SVR, ANFIS و مدل سازی ARIMA و ترکیب آن ها با روش های زمین آماری استفاده شده است. مطالعه موردی این تحقیق دشت سمنان می باشد. مرحله اول، مدل سازی زمانی سطح آب زیرزمینی با استفاده از روش های مختلف انجام گرفته است. نتایج نشان داد که مدل ANFIS نسبت به روش های دیگر پیش بینی ماهانه تراز آب زیرزمینی را در مرحله آزمایش با دقت بالاتری ارایه می دهد (994/0= R2 و 041/0 = . RMSE مرحله بعد، از داده های خروجی ANFIS، به عنوان داده های ورودی مدل زمین آمار استفاده شده است و مدل کریجینگ خطی به عنوان بهترین مدل برای توسعه مکانی تراز آب زیرزمینی انتخاب گردیده است  8889/0=R2 و 376/2= RMSE  . نتایج این پژوهش نشان داد که تلفیق مدل ANFIS و مدل کریجینگ خطی، یک روش مناسب برای پیش بینی زمانی و مکانی تراز آب زیرزمینی می باشد.

    کلیدواژگان: پیش بینی زمانی، پیش بینی مکانی، تراز آب زیرزمینی، زمین آمار، ANFIS
  • مریم بیات ورکشی*، احمد باقری، مریم هاشمی صفحات 243-260

    هدف از تحقیق حاضر شبیه سازی پارامترهای کیفیت منابع آب با استفاده از مدل های هوشمند و بررسی اثر منبع آب سطحی و زیرزمینی در دقت شبیه سازی پارامترهای کیفی آب می باشد. در این مطالعه کاربرد روش های شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و عصبی-فازی (CANFIS) در شبیه سازی پارامترهای مهم کیفی آب سطحی و زیرزمینی دشت ساوه شاملTDS, SAR, EC,TH مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور پس از بررسی میزان همبستگی کاتیون ها و آنیون ها با پارامترهای هدف در هر دو منبع آبی، متغیرهای کیفی SO4, Cl, Mg, Ca, pH طی دوره 50 ساله از 1345 لغایت 1395 به عنوان متغیرهای ورودی انتخاب گردیدند. نتایج شبیه سازی نشان داد که کمترین خطای برآورد شبکه عصبی مصنوعی برای منابع زیرزمینی و سطحی، به ترتیب مربوط به شبیه سازی TH و EC با خطای NRMSE معادل 29/1 و 3/5 درصد بود. بیشترین مقدار خطا در هر دو منبع مربوط به پارامتر SAR می باشد. به همین ترتیب، نتایج مشابه در شبیه-سازی با روش فازی-عصبی بدست آمد. آزمون تی-تست نشان داد، که استفاده از روش های هوشمند عصبی و عصبی-فازی در برآورد پارامتر کیفی SAR در منابع آب زیرزمینی اختلاف معنی داری دارند، به طوری که مقدار NRMSE از 09/32 درصد در روش ANN به 82/22 در روش CANFIS کاهش یافته است. در مورد سایر پارامترهای کیفی آب زیرزمینی، اختلاف معنی داری مشاهده نگردید. در مورد منابع آب سطحی، روش عصبی-فازی سبب بهبود معنی دار نتایج مدل سازی پارامترهای کیفی TDS, SAR شد، به طوری که مقدار NRMSE به ترتیب از 35/60 و 27/29 درصد در روش شبکه عصبی مصنوعی به 72/28 و 85/16 درصد در روش فازی-عصبی کاهش یافت. در مجموع می توان این گونه استنباط نمود که اثر نوع منبع آب در میزان خطای شبیه سازی هر یک از پارامترهای کیفی مشهود بود.

    کلیدواژگان: شبکه عصبی، عصبی-فازی، منبع آب سطحی، منبع آب زیرزمینی، پارامتر کیفی منابع آب
  • زهرا فهیمی راد، طاهر رجایی، نازنین شاه کرمی صفحات 261-282

    در این مطالعه با هدف پیش بینی اثر تغییر اقلیم بر متغیرهای هیدرواقلیمی، حوضه سد کمال صالح ابتدا با آزمون های بررسی روند داده ها وجود تغییر اقلیم در حوضه در دوره پایه (2005-1976) بررسی شد، سپس مدل گردش عمومی CanESM2 تحت سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 و در سه بازه زمانی (2039-2010)، (2069-2040) و (2099-2070) مورد استفاده قرار گرفت، در ادامه داده ها با مدل SDSM ریزمقیاس نمایی شدند. نتایج نشان دهنده ی افزایش دمای میانگین بین 3/1 تا 7/5 درجه سانتی گراد و کاهش بارش تحت سناریو RCP4.5 در سه دوره آینده و افزایش بارش تحت سناریو RCP8.5 برای هر سه دوره بود و هم چنین برای RCP2.6 کاهش بارش برای 2039-2010 و افزایش بارش برای دو دوره آتی بود. با شبیه سازی رواناب به کمک مدل IHACRES، نتایج نشان دهنده ی کاهش رواناب بین 10 تا 38 درصد به نسبت دوره پایه می باشد. افزایش دما و کاهش بارش طی سال های آتی منجر به کاهش رواناب و منابع آبی منطقه خواهد شد.

    کلیدواژگان: CanESM2، IHACRES، RCP، SDSM، روند
  • لاله پرویز صفحات 283-301

    تاثیر تغییرات بارندگی بر منابع آب، تولیدات کشاورزی نیاز به روش کارآمدی جهت پیش بینی بارندگی را آشکار می سازد. در این تحقیق یکی از روش های محاسبات نرم در راستای پیش بینی بارندگی با رویکرد کاهش داده توسعه داده شد. داده های ورودی مدل متوسط دمای هوا، دمای نقطه شبنم، متوسط فشار سطح دریا، متوسط فشار ایستگاه، میانگین رطوبت نسبی و میانگین سرعت باد در ایستگاه های تبریز، اهر و جلفا بودند. روش مورد استفاده در این تحقیق شامل رگرسیون بردار پشتیبان، Epsilon و Nu ،می باشد. در تمام ایستگاه های مورد مطالعه استفاده از رگرسیون بردار پشتیبان Nu نسبت به Epsilon منجر به کاهش خطا شد به طوری که مقادیر UII با رگرسیون بردار پشتیبان Nu در ایستگاه های تبریز، اهر و جلفا به ترتیب 19/19، 88/5 و78/15 درصد کاهش داشت. نتایج بیانگر محدویت استفاده از رویکرد کاهش داده برای داده هایی با فاکتور KMO پایین تر از 5/0 است که شامل ایستگاه های تبریز و اهر بودند. تحلیل مولفه های اصلی در هر دو نوع رگرسیون بردار پشتیبان عملکرد مدل را افزایش داد به طوری که در ایستگاه جلفا با بکارگیری تحلیل مولفه های اصلی مقادیر dدر رگرسیون بردار پشتیبان Epsilon و Nu 6/16 و 5/17 درصد افزایش یافت. اجرای چرخش وریماکس در پیش پردازش داده های ورودی به رگرسیون نسبت به تحلیل مولفه های اصلی قوی تر عمل کرد. در این راستا مقادیرRRMSE وRMSE در ایستگاه جلفا با استفاده از رگرسیون بردار پشتیبان Epsilon و با اجرای چرخش به ترتیب 66/6 و 45/6 درصد کاهش داشت. بنابراین تحلیل مولفه های اصلی ابزار مناسبی جهت ارتقاء عملکرد روش های محاسبات نرم با رعایت قیود می باشد.

    کلیدواژگان: بارندگی، تحلیل مولفه های اصلی، رگرسیون بردار پشتیبان، فاکتور KMO
  • زهرا احمدی، احمد فتاحی*، مسعود فهرستی ثانی صفحات 302-320

    آب گران بهاترین ثروتی است که در اختیار بشر قرارگرفته، بخصوص در ایران که سطح وسیعی از آن را مناطق خشک و کویری در برگرفته است و این در حالی است که ایران بیشترین استخراج آب شیرین (90 تا 94 درصد) برای مصرف در بخش کشاورزی تخصیص می یابد. آب مجازی مفاهیم کشاورزی و اقتصادی را با تاکید بر آب به عنوان یک عامل کلیدی در تولید، با یکدیگر تلفیق می کند. از طرف دیگر یکی از مهمترین سیاست های اقتصادی دولت ها در مورد محصولات کشاورزی سیاست خرید تضمینی برای حمایت از تولیدکننده است. از این رو هدف پژوهش پیش رو، بررسی آثار سیاست خرید تضمینی محصولات کشاورزی بر آب مجازی در استان یزد برای دوره زمانی 1368 تا 1397 است. نتایج حاصل از برآورد الگوهای خودتوضیح برداری و تصحیح خطای برداری نشان داد که متغیر شاخص آب مجازی، مقدار تولید، متوسط هزینه و متغیر مجازی (حاصل از شکست ساختاری) تاثیر مثبت و معناداری را بر روی قیمت تضمینی گندم دارند و بین قیمت تضمینی، آب مجازی و متوسط هزینه رابطه علیت و بلندمدت مثبت وجود دارد. همچنین تغییر از طرف متغیر قیمت تضمینی بر آب مجازی در طول یک دوره ده ساله اثرات منفی و کاهشی داشته ولی در پایان شوک و در دوره دراز مدت با کمی تاثیر کاهشی، در منطقه مثبت تعدیل می شود. در نتیجه باید در اتخاذ سیاست های حمایتی به ویژه سیاست خرید تضمینی به مبحث آب مجازی به عنوان عاملی اثرگذار و مهم توجه شده و در جهت حمایت از تولیدکننده سیاست خرید تضمینی با توجه به متغیر آب مجازی استمرار داشته باشد.

    کلیدواژگان: آب مجازی، خرید تضمینی، گندم، VAR، vecm
  • حسن فیضی*، امیر سالاری صفحات 321-333
    به منظور بررسی تاثیر شدت میدان مغناطیسی و میزان شوری بر خصوصیات جوانه زنی زیره سبز (Cuminum ciminum) آزمایشی در آزمایشگاه گیاهان دارویی دانشکده کشاورزی دانشگاه تربت حیدریه انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار و شامل چهار سطح شدت میدان مغناطیسی (صفر (شاهد)، 40، 80 و 120 میلی تسلا) به عنوان عامل اول و چهار سطح تنش شوری (صفر (شاهد)، 3-، 6- و 9- بار) به عنوان عامل دوم اجرا گردید. نتایج نشان داد که شوری بر تمام صفات مورد بررسی از جمله درصد، سرعت و متوسط زمان جوانه زنی، وزن و طول گیاهچه و شاخص های بنیه بذر I و II معنی دار بود. افزایش سطح شوری درصد جوانه زنی بذرها را از 97 درصد در تیمار شاهد به 25 درصد در تیمار 6- بار کاهش داد. میدان مغناطیسی نیز بر صفات طول ساقه چه، ریشه چه و گیاهچه و شاخص بنیه بذر I در سطح 1% و بر سرعت و متوسط زمان جوانه زنی در سطح 5% تاثیر معنی داری داشت. کاربرد میدان مغناطیسی با شدت 120 میلی تسلا باعث افزایش به ترتیب 2/44، 2/59 و 5/52 درصدی وزن ساقه چه، ریشه چه و گیاهچه نسبت به شاهد شد. اثر متقابل شوری و میدان مغناطیسی دارای تاثیر معنی داری بر طول ساقه چه، ریشه چه و گیاهچه و شاخص بنیه بذر I در سطح 1% بود. نتیجه گیری کلی این طرح نشان داد که با افزایش شوری درصد جوانه زنی کاهش و با افزایش میدان مغناطیسی وزن گیاهچه بطور معنی داری افزایش می یابد. افزایش طول ساقه چه، ریشه چه و گیاهچه نیز از جمله تاثیرات مثبت افزایش شدت میدان مغناطیسی می باشد.
    کلیدواژگان: جوانه زنی بذر، گیاه دارویی، تنش، میدان مغناطیسی
  • زهره افتخاری کنزرکی، مهدیه امیری نژاد، الهام رفیعی ساردوئی*، امان الله سلیمانی، محمد نادریان فر صفحات 334-354

    شناسایی پتانسیل اراضی براساس منابع محیطی موجود در هر منطقه نظیر اقلیم، خاک و توپوگرافی اولین گام در توسعه نظام کشاورزی پایدار است. برای این منظور، در این پژوهش تناسب اراضی شهرستان جیرفت، جهت کشت دیم و آبی کلزا با استفاده از روش فازی-سلسله مراتبی در سیستم اطلاعات جغرافیایی مورد مطالعه قرار گرفت. از این رو در ابتدا وزن و اهمیت لایه های اطلاعاتی شامل اقلیم (دما، بارش، درجه روز رشد)، توپوگرافی (شیب، ارتفاع)، خاک (شوری، قلیایت و نوع خاک) به همراه دسترسی به منابع آبی، براساس روش تحلیل سلسله مراتبی، به طور جداگانه جهت کشت آبی و کشت دیم کلزا به دست آمد. سپس لایه های اطلاعاتی مطابق با نیازمندی های محیطی محصول کلزا، در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی طبقه بندی و فازی شدند. در نهایت هم پوشانی لایه ها با ضرب وزن به دست آمده از روش سلسله مراتبی در لایه های فازی شده، صورت گرفت. در نهایت نقشه تناسب اراضی کشت آبی و کشت دیم کلزا به صورت جداگانه تهیه و طبقه بندی گردید. نتایج ارزیابی تناسب اراضی جهت کشت آبی کلزا نشان داد که 7/14، 75/24، 61/21، 02/26 و 91/12 درصد از کل سطح اراضی موجود در محدوده مورد مطالعه، به ترتیب در طبقات بسیار مناسب، مناسب، تناسب متوسط، تناسب کم و نامناسب، قرار گرفته اند. هم چنین نتایج ارزیابی تناسب اراضی جهت کشت دیم کلزا نشان داد که 65/12، 46/18، 4/24، 82/22 و 76/21 درصد از کل سطح اراضی موجود در محدوده مورد مطالعه، به ترتیب در طبقات بسیار مناسب، مناسب، تناسب متوسط، تناسب کم و نامناسب، واقع شده اند. در این طبقه بندی، عوامل دسترسی به منابع آب جهت کشت آبی و بارش جهت کشت دیم، عوامل اصلی محدود کننده رشد کلزا بودند. این نتایج می تواند برای سیاست گذاران و کشاورزان، جهت طراحی الگوی کشت مناسب مفید واقع شود.

    کلیدواژگان: مکان یابی، وزن دهی، مناطق مستعد کشت، سیستم اطلاعات جغرافیایی
  • صابر جمالی، سیده محبوبه زین الدین، مهدی کلاهی* صفحات 355-368
    از آنجایی که یکی از اهداف مهم در کشاورزی پایدار با توجه به بحران منابع آب، افزایش بهره وری مصرف آب می باشد لذا استفاده از تکنیک هایی جهت رسیدن به این مهم ضروری است. به منظور بررسی اثر تیمارهای مختلف پساب تصفیه شده شهری بر خواص شیمیایی خاک، بهره وری مصرف آب و عملکرد کینوا (رقم Titicaca)، در سال 1396 آزمایشی در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. این تحقیق بر پایه طرح کاملا تصادفی و با 3 تکرار در شرایط گلخانه ای و در گلدان اجرا گردید. تیمارهای مورد بررسی در این پژوهش شامل آب شهری، پساب شهری، یک در میان پساب شهری، اختلاط 50:50 پساب شهری و آب شهری، و آبیاری زیرسطحی با پساب شهری بودند. نتایج نشان داد که تیمارهای مورد بررسی بر پتاسیم، فسفر، نیتروژن، بهره وری مصرف آب و عملکرد دانه در سطح احتمال یک درصد موثر بوده، ولی بر اسیدیته خاک و وزن هزار دانه در سطح احتمال 5 درصد معنی دار شدند. همچنین استفاده از پساب تصفیه شده شهری منجر به افزایش کلیه صفات گردید. بطوریکه تیمار پساب شهری، متناوب یک در میان، اختلاط 50:50 پساب شهری، و آبیاری زیر سطحی پساب شهری منجر به افزایش 7/30، 8/8، 6/20 و 1/36 درصدی عملکرد دانه، 1/31، 6/8، 5/20 و 4/36 درصدی بهره وری مصرف آب و 8/8، 7/6، 5/7 و 6/9 درصدی وزن هزار دانه شدند. در مجموع می توان نتیجه گرفت که استفاده از آب فاضلاب تصفیه شده نه تنها عملکرد گیاه کینوا را افزایش داده بلکه سبب بهبود شرایط شیمیایی خاک شده و می تواند باعث صرفه جویی در هزینه های تامین و مصرف کودهای شیمیایی شود.
    کلیدواژگان: آبیاری زیرسطحی، پساب، خواص شیمیایی خاک، رژیم تلفیقی، عملکرد دانه کینوا
  • حسین جهانتیغ صفحات 369-385

    توسعه کشاورزی بستگی به استفاده بهینه از منابع دارد و استفاده بهینه از منابع در گرو تخصیص بهینه زمین های کشاورزی به محصولات مختلف است. هر کشاورز در طول یک فصل زراعی محصولات مختلفی را کشت می کند اما هیچ قطعیتی وجود ندارد که این الگوی زراعی مورد استفاده توسط کشاورز، الگوی کشت بهینه باشد. با توجه به اهمیت و نقش الگوی بهینه کشت در تولید پایدار محصولات کشاورزی، هدف این مطالعه ارایه الگوی بهینه کشت محصولات زراعی شهرستان گرگان تحت سه سناریو بهینه سازی حداکثر سازی بازده اقتصادی، حداکثر سازی تولید و حداکثر سازی همزمان بازده اقتصادی و تولید با تاکید بر مدیریت مصرف آب می باشد. در این راستا جهت دستیابی به الگوی بهینه کشت با اهداف مورد نظر از الگوریتم ژنتیک و برای بدست آوردن نیاز آبیاری از نرم افزار CROPWAT استفاده شد. محصولات زراعی مورد بررسی شامل گندم، جو، برنج، سویا، آفتاب گردان، باقلا، پنبه و ذرت علوفه ای می باشد. نتایج تحقیق نشان داد الگوی کشت فعلی منطقه بهینه نبوده است. بر اساس نتایج حاصل از بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک، محصول ذرت علوفه ای، از الگوی کشت حذف شده و سطح زیر کشت برنج نسبت به الگوی کشت فعلی منطقه، در تمام سناریو های بهینه سازی کاهش یافته است. سطح زیر کشت محصولات آفتاب گردان و سویا در هر سه سناریو افزایش یافته و جایگزین محصولات برنج و ذرت علوفه ای شده اند. محصولات گندم و سویا بیشترین سطح زیر کشت را در سناریو های بهینه سازی به خود اختصاص داده اند و کمترین میزان سطح زیر کشت در هر سه سناریو نیز مربوط به محصول پنبه می باشد. در وضعیت فعلی کل میزان مصرف آب m3 106 × 626/213 می باشد که پس از بهینه سازی m3 106 × 427/23 کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: الگوی بهینه کشت، الگوریتم ژنتیک، شهرستان گرگان، کمبود آب
  • رضا سعیدی، محمدمهدی ضرابی*، عباس ستوده نیا صفحات 386-404

    به منظور تخمین مقدار رطوبت خاک با استفاده از مقدار شاخص تنش آبی CWSI، پژوهشی بر روی ذرت رقم سینگل کراس 704 انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی بود. در تیمار شاهد، آبیاری کامل و در تیمارهای دیگر، تنش آبی تا حد پژمردگی موقت در مراحل رشد 6 برگی، 12 برگی، گل دهی و خمیری شدن دانه ها اعمال شد. پارامترهای هواشناسی، مقاومت روزنه ای و دمای سطح برگ به صورت روزانه اندازه گیری شد. در مراحل مختلف رشد، خط مبنای پایین تنش دارای عرض از مبدا و شیب به ترتیب 64/2 تا 75/3 و 09/0 تا 14/0 بود. مقدار خط مبنای بالای تنش نیز بین 3/3 تا 2/4 درجه سانتی گراد برآورد شد. در روزهای اعمال تنش، شاخص CWSI محاسبه و مقدار رطوبت خاک اندازه گیری شد. با توجه به نتایج حاصل، بین مقادیر رطوبت خاک و شاخص CWSI رابطه ای معکوس و با همبستگی خوب برقرار شد. لذا مدل های رگرسیونی با فرم های خطی، نمایی، لگاریتمی، درجه دوم و توانی بین دو پارامتر مذکور برازش داده شد. قوی ترین و ضعیف ترین مدل تخمین مقدار رطوبت خاک، به ترتیب مدل های درجه دوم و توانی با ضرایب همبستگی 987/0 و 65/0 بود. نتایج نشان داد مقادیر بحرانی شاخص CWSI در زمان افزایش دمای سطح برگ نسبت به دمای هوا، تعیین کننده زمان آبیاری بود. همچنین با برآورد غیر مستقیم مقدار رطوبت خاک از روی شاخص CWSI، کمبود رطوبت خاک و آب مورد نیاز برای آبیاری محاسبه شد

    کلیدواژگان: دمای سطح برگ، مدل رگرسیونی، مراحل رشد
  • حسن ایزانلو، کریم سلیمانی*، کاکا شاهدی صفحات 405-418

    در پی توسعه فیزیکی شهرها تهیه اطلاعات جامع و تفصیلی از سامانه های آبخیز شهری و همچنین شرایط حاکم بر چرخه هیدرولوژیک آن از ضرورت های اجتناب ناپذیر در مدیریت یکپارچه شهری محسوب می‎شود. آلودگی سیلاب شهری به فلزات سنگین یکی از مهمترین آلودگی های موجود در رواناب حوزه های آبخیز شهری است که خطرات عمده ای بر سلامت زیست بوم و شهروندان دارد. در این مقاله به بررسی تغییرات کیفیت رواناب و مقدار فلزات سنگین سرب، روی و مس موجود در رواناب آبخیز شهری بجنورد در دو بازه زمانی پاییز و بهار پرداخته شده است. به این منظور تعداد 52 نمونه رواناب در طول بازه زمانی معین تهیه گردیده و پس از آماده سازی نمونه ها، با استفاده از دستگاه جذب اتمی، مقدار فلزات سنگین بر حسب ppb اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد که روند کاهش فلزات به ترتیب Zn>Cu>Pb بوده و از نظر زمانی حداکثر میانگین غلظت فلزات سرب، روی و مس مربوط به پاییز و از نظر مکانی غلظت فلزات در نواحی مسکونی و تجاری و در نمونه های رواناب معابر و شبکه انهار (FB2) بیشتر بوده است. همچنین نتایج آزمون همبستگی پیرسون حاکی از آن است که همبستگی مثبت و بالایی بین سرب و مس (954/0=r) در فصل پاییز و بین سرب و روی (641/0=r) در فصل بهار برقرار است. این همبستگی با استفاده از روش تحلیل عاملی و چرخش واریماکس نیز مورد تایید قرار گرفت.

    کلیدواژگان: رواناب، آبخیز شهری، فلزات سنگین، بجنورد
  • فاطمه شکریان*، عارف صابری، سیده عالمه صباغ صفحات 419-436
    آب های زیرزمینی یکی از منابع مهم تامین آب شرب و کشاورزی در مناطق شمالی کشور به شمار می آیند. افزایش جمعیت و تقاضا برای محصولات کشاورزی خصوصا برنج در نواحی شمالی کشور میزان بهره برداری از منابع آب را در یک دهه گذشته افزایش داده است. هدف از تحقیق حاضر بررسی آسیب پذیری آبخوان دشت ساری با استفاده از مدل SI و تغییرات کیفی منابع آب با استفاده از آزمون من-کندال و نمودار شیب سن برای کاتیون ها و آنیون ها، TDS، EC، pH و SAR 38 حلقه چاه بهره برداری ثبت شده در استان مازندران است. ابتدا تغییرات پارامترهای کیفی از سال 1385 تا 1397 بررسی شد. سپس نقشه های مدل SI (عمق آب زیرزمینی، تغذیه خالص، محیط آبخوان، توپوگرافی و کاربری اراضی) رتبه بندی و وزن هر پارامتر بدست آمد. نتایج آزمون من-کندال و نمودار شیب سن نشان داد که مقدار P-Value  برای متغیر SAR در دوره زمانی مورد مطالعه معنی دار  و برای مجموع کاتیون ها و pH کمتر از 05/0 است. ضریب تبیین (R2) نشان داد که پارامترهای کاتیون ها، SAR و pH با مقادیر 272/0، 249/0 و 235/0 بیشترین ارتباط را با تغییرات کیفی منابع آب زیرزمینی دشت ساری دارند. نمودار شیب سن نیز روند صعودی پارامترها را نشان داد. همپوشانی پارامترهای مدل SI، نشان داد 92/50 درصد منطقه دارای ریسک آسیب پذیری متوسط می باشد. نتایج صحت سنجی نشان داد که 19/57 درصد منطقه دارای همپوشانی متوسط است و 67/0 درصد کمترین مقدار همپوشانی را دارد.
    کلیدواژگان: آسیب پذیری آبخوان، آزمون من-کندال- کیفیت آب، نمودار شیب سن، مدل SI
  • سیروس حریف، غلامرضا عزیزیان*، محمد گیوه چی، محسن دهقانی درمیان صفحات 437-453
    رشد جمعیت و گسترش شهرنشینی مهم ترین دلایل افزایش آلودگی در جهان امروز است. ورود آلودگی به شبکه های توزیع آب شرب شهری در اثر وقوع پدیده مکش، می تواند خسارات جبران ناپذیری به سلامت انسان وارد کند. آگاهی و شناخت از منابع ورود آلاینده و نحوه حرکت آن باعث مدل سازی مناسب این پدیده و انجام مدیریت بحران مناسب در زمان نفوذ این آلاینده ها به شبکه می گردد. به منظور شبیه سازی حرکت نیترات در خاک، معادله انتقال-پخش آلودگی خاک در MATLAB کد نویسی گردید. سپس شبکه توزیع شماره 2 آب شرب شهر زاهدان به عنوان منطقه مطالعاتی مدنظر قرارگرفته و نقاط مستعد با غلظت بالای آلاینده در شبکه شناسایی گردیدند. شبیه سازی شبکه در اثر وقوع دوساعته آلودگی، با استفاده از مدل عددی EPANET مورد مدل سازی قرار گرفت. جهت مدیریت کیفی آب در شبکه از دو ابزار تخلیه آب با غلظت غیر مجاز و جریان رقیق ساز بکار گرفته شده و نتایج آن ها در مدیریت بحران مذکور مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج شبیه سازی حرکت آلاینده در خاک، غلظت غیرمجاز نیترات در مجاورت لوله با مقدار بیش از 50 میلی گرم بر لیتر را نشان داد. نتایج به کارگیری ابزار مدیریت کیفی تخلیه آب با غلظت غیرمجاز نشان داد که با قطع نمودن جریان به مدت 1/1 تا 3/1 بازه زمانی تزریق آلودگی به شبکه و همچنین خروج آب به میزان 5 تا 8 درصد دبی پایه لوله، می توان از ورود آلودگی به نقاط دیگر شبکه جلوگیری نمود. علاوه بر این برای اولین بار تاثیر مثبت و کارآمد ابزار جریان رقیق ساز در مدیریت کیفی شبکه آب به اثبات رسید؛ به گونه ای که مقدار جریان رقیق ساز لازم به منظور بهبود وضعیت کیفی شبکه، حدود 16 درصد دبی پایه لوله محاسبه گردید. استفاده از این مقادیر شبیه سازی شده در شرایط مختلف به منظور مدیریت بحران ورود آلاینده به شبکه توزیع آب، امری حیاتی می باشد.
    کلیدواژگان: ابزارهای مدیریت کیفی آب، آلودگی شبکه آب، پدیده مکش، تخلیه آب آلوده، جریان رقیق ساز
|
  • Malihe Hajghani, Soudabeh Golestani Kermani *, Mohammad Zounemat Kermani, GholamAbbas Barani Pages 1-18

    In this paper, the effects of bed vegetation density, inflow rate and slope on some hydraulic properties of flow was studied in a laboratory environment. For this purpose, a trapezoidal flume with 3m long was established and some hydraulic characteristics of flow such as water level, manning roughness coefficient, longitudinal velocity, deep velocity and bed shear stress were recorded in different flexible artificial bed cover densities (VD= 0,20%,30%,50%) inflow rate (Q= 5,10,15,20,25 lit/se) and slope (S=0, 0.5%,1%). Final results analysis showed that behavior of hydraulic parameters depends on the interaction between inflow rate and slope and vegetation density. Water level and manning roughness coefficient increased nonlinearly with increasing bed vegetation density at a constant inflow rate. Maximum water level and roughness coefficient were observed in S=0, VD=50%, Q=25, 5 lit/se respectively. Also, with increasing bed vegetation density at a constant inflow rate, deep velocity and shear stress decreased nonlinearly and longitudinal velocity decreased linearly. Minimum longitudinal velocity and shear stress were observed in S=0, VD=50%, Q=5, 25 lit/se respectively. Froude number decreased with increasing vegetation density at a constant inflow rate. Maximum Froude number was seen in VD=0, Q=25 lit/se.

    Keywords: Vegetation cover, Channel bed roughness, Flow Velocity, Hydraulic resistance
  • Somayeh Karimpour, Saeed Gohari, Mehdi Yasi * Pages 19-39
    Culvert is one of the main structures in drainage systems at crossing with railways and roads. Flood flows, along with the transport of sediments and floating debris, can cause blockages and backwater, thereby reducing flood flow capacity. The main purpose of this study was to physically model and numerically simulate the effects of different percentages of blockages on culvert hydraulic characteristics. Blockage effects investigated in 21 laboratory experiments. Complementary tests were carried out with the use of OpenFOAM numerical tool box. Three blockage scenarios have been numerically simulated with 20, 40 and 60 percent coverage of inlet area. The numerical model was calibrated using the experimental data. The simulation results of OpenFOAM in different culvert inlet blockages indicated that the LES turbulent model is more adaptive than RAS models. The main flow characteristics were compared with the corresponding simulation results from the trademark FLOW-3D model, and showed good agreement for verification purpose. Results for different flows (i.e. 40, 60 and 100 percent of the design discharge) showed that the increasing rate of upstream water level is not identical, and is higher for the lower discharges. Blockage also intensifies turbulence and shear stress levels in the outlet section. For design discharge, the 40 percent blockage resulted in the increase of shear stresses up to 10 times, which cause severe scour in downstream channel.
    Keywords: blockage, Culvert, Turbulence model, OpenFOAM, Flow-3D
  • Mostafa Farajian, AmirAbbas Kamanbedast *, ALI Salajegheh, Mohammad Ansari Ghojghar, Ehsan Parsi Pages 40-62

    Scouring is a natural phenomenon that occurs as a result of the erosive factor of water flow. Due to the impact of water on the base of the pier, vortices called horseshoe vortices are formed. Horseshoe vortices are more active in front of the base, which is the main cause of scouring. In this study, the effect of using triangular structures on reducing scour around the pier bases was investigated in a laboratory. This research was used in a laboratory flume with a 90-degree arc. Triangular protective structures with angles of the 15, 30, 45 and 60 degrees and a curved triangular structure were considered. Experiments were performed at the 6, 7.5, 8.5 and 10 liters per second. The results showed that the installation of triangular protective structures at a maximum flow rate of the 10 liters per second, can reduce the scour depth flow up to 84 and 78 percent, respectively, upstream and downstream. The best performance is for the 15° upstream protection structure as well as the 60° downstream protection structure. The results show that the scour depth increases with increasing landing number. Also, the curved protective structure had a benign performance current upstream and a lower performance current downstream than other protective structures.

    Keywords: Dock Basement, Sediment, Scouring, Triangular Protective Structures
  • Fatemeh Zahra Asadi, Mehdy Meftah Halaghi *, Esmaeil Kordi _ Pages 63-80

    Embayment or Side-cavities are built as a natural or artificial complication, which generally has shallow flow conditions, as affecting the hydraulic conditions of the flow. These complications affect important hydrodynamic processes that play an important role in the general behavior of the flow by creating secondary structures and shear layers. Therefore, the experiments were performed in an Embayment with a size of 0.3 * 0.3 m, adjacent to a canal 0.5 m wide. Speed measurements in the defined network were performed using the Vectrino 3D Velocimeter. Observational results confirmed the existence of a large-scale gyre in the interior of the embayment. Further analysis of the data showed that the velocity in different directions is affected by flow of the main canal and with increasing current in the main canal flow, the velocity in the embayment also increases. Also, the results showed that at a constant flow through the main channel, with increasing flow depth, the speed in the outer half of the embayment decreases as the main channel but in the inner half, the speed increases with increasing depth. This indicates as increasing depth, a greater advancing of the stream into the embayment would be observed.

    Keywords: Artificial Embayment, Flow Pattern, 3D Velocimeter, Experimental Model
  • Adineh Abdi, Safoora Asadi Kapourchal *, Majid Vazifedoust, Mojtaba Rezaei Pages 81-96

    In recent decades, several models have been developed to simulate farm water management. The main focus of most researchers is obtaining more products per unit of water consumed. Water productivity defined as crop yield per unit of water consumption. Due to limitation of water resources and its optimal consumption in order to save water and increase its productivity, this study was conducted to simulate water productivity indices of rice (Hashemi caltiver) using SWAP model in paddy soils at field scale. For this purpose, two closed-ended lysimeters were used to measure the actual evapotranspiration. The quantity of evapotranspiration was measured daily and water productivity based on irrigation water (WPir) and evapotranspiration (WPET) was calculated and compared with the simulated values afterward. The obtained results indicated that the SWAP model had a high accuracy for estimating amount of yield (R2=0.90 and RMSE=648.73) and the amount of water consumed in the evapotranspiration process (R2=0.89 and RMSE=164.07). Using the calibrated SWAP model, the water productivity indices from division of yield on evapotranspiration (WPET) and yield on irrigation water (WPir) in the studied farm was estimated amount of 0.553 and 0.876 kg/m3, respectively. Also, results showed that with increasing irrigation efficiency, elimination of deep percolation and reduction of evaporation, water use efficiency increases by 30%. In general, for optimal management of paddy soils in field scale and considering the optimal yield at harvest time, serious attention must be paid to water efficiency to come up with most effective ways to deal with water crisis and to increase the quantity and quality of rice production.

    Keywords: Soil hydraulic parameters, SWAP model, Water management, Water productivity
  • Behzad Noroozi, Jalal Bazargan * Pages 97-120
    Analysis of the unsteady flow on the weir end sill is fundamental to determining the passing flow's exact flow discharge and height. Due to the difference between the steady and unsteady flows and the effect of different terms of the Saint-Venant equation, the weirs' stage-discharge curves under the two types of flows are different. In the present study, 3D free-surface flow on the Ogee and the Piano-key weirs under steady and unsteady flows was modeled using the FLOW-3D numerical model, and the effect of different input hydrographs for multiple time bases was investigated. Based on the obtained results, the steady flow condition's unit stage-discharge curve turned into a circular curve in the case of the unsteady flow condition. In both types of the weirs, by increasing the hydrograph time base, the stage-discharge curve changed from a circular curve into a unit curve and finally conformed to the steady-state's stage-discharge curve. In both types of studied weirs, for a constant flow discharge, the water head difference was more considerable for the hydrograph with smaller base-time, i.e. the hydrograph with steeper ascending and descending branches. The amount of head difference in the ogee weir due to your hydrographs with time steps of 4, 10, and 40 seconds is 0.023, 0.013, and 0.008, respectively, and for the piano key weir is 0.024, 0.019, and 0.009. In other words, for steeper input hydrographs on the end-sill of the weirs located on the channels or the weirs used as a diversion, an unsteady flow analysis should be performed. For a fixed weir height and a fixed input hydrograph, water head changes of the Piano key weir were greater than the Ogee weir.
    Keywords: Unsteady flow, Saint-Venant equations, Ogee weir, piano key weir, Stage-discharge curve
  • Niazali Ebrahimipak *, Aslan Egdarnejad, Arash Tafteh, MohammadAli Ansari Pages 121-136

    Irrigation water and nitrogen fertilizer management have an effective effect on tomato yield and water use efficiency. So, it is important to know the best amount of irrigation and nitrogen fertilizer for tomato cultivation. Since doing farm researches need time and funds, it is necessary to use crop growth models like AquaCrop. Regarding that, data collected from Ismaeel Abad research station was used. The study was conducted there, irrigation was considered as four levels (E1: 50, E2: 75, E3: 100, and E4: 125 mm evaporation from pan class A) and fertility uses was considered as three levels (F1: 70, F2:100, and F3: 40 percent as fertility needed). At first, AquaCrop was calibrated without considering any fertility stresses using first year data. Then, F3 treatment in the first and second year was used to calibrate AquaCrop for fertility stress (40 percent as fertility needed). Results showed high correlation between observation and simulation values for yield (R2=0.915) and water use efficiency (R2=0.893). MBE, RMSE and NRMSE values showed a good precision for the model. The mentioned values were -0.02 (ton.ha-1), 0.42 (ton.ha-1) and 0.07 for yield, respectively, and -0.01 (ton.ha-1), 0.02 (ton.ha-1) and 0.03 for water use efficiency, respectively. Due to AquaCrop efficiency for simulating tomato yield (EF=0.41) and water use efficiency (EF=0.19), it is recommended to use AquaCop for simulating tomato yield and water use efficiency.

    Keywords: Fertility Stress, Deficit Irrigation Scenarios, Water Use Efficiency, crop growth model
  • Seyed Yaghoub Karimi, Hamed Nozari *, Alireza Mehrabani Bashar, Mehran Sepiddast, Ferdos Rahimi, Zhino Bahmani, Zahra Salimi, Aygin Omidi Pages 137-148
    Limited resources, including water, especially in our country is one of the challenges facing the agricultural sector. Due to the limitations of this vital resource, Iran's agricultural sector can control this crisis to some extent by properly managing the use of water resources, including increasing water use efficiency. In this research, water consumption efficiency and its effective factors in grape production in Bijar County have been estimated using data envelopment analysis method with input-oriented approach. The data of this study were obtained by collecting a questionnaire from 170 gardeners in this city during the 95-96 crop year. Also, the average results of estimating water use efficiency in CRS and VRS conditions were 51.94 and 83.59%, respectively. This difference is due to the inefficiency of the scale in grape production in this county. Therefore, with the increase of production scale in this region, the amount of water consumption efficiency will also increase significantly. The results of the study of factors affecting water use efficiency showed that the variables of education and history of grape production are significant and as education and history of grape production increase, water use inefficiency decreases. According to the research results, by educating and consulting with the help of sample producers, it is possible to increase water use efficiency in grapes production in Bijar County.
    Keywords: Water Use Efficiency, Grapes, Bijar County, Data Envelopment Analysis, Input Oriented
  • Zakiyeh Davoodniya, Sedigheh Hashemibonab *, Morteza Molaei Pages 149-162
    Regarding the scarcity of water resources in arid regions of the world, using more efficient irrigation systems is essential in agriculture. Possible option for improving agricultural water productivity is the irrigation method using steam- pottery system. This study introduces a new method of pottery irrigation system that is capable of transferring moisture and nutrients into the soil. The experimental system consisted of two clear plexiglasses with the dimension of 130 × 40 × 40 cm. The clay pipes were used in each of the boxes had the same dimensions (length 90 and diameter 5 cm). Perlite-coco peat is used as a soil. The volumetric moisture content of the soil was measured by using an analog moisture meter. The data recorded by the sensors were analyzed in both the steam-pottery system, and the water-pottery system. The results show that the distribution of moisture is uniform for both of them, in terms of time and space. However, the amount of moisture in the steam-pottery system is less than water-pottery system. The result is that in the steam-pottery system, the water demands of the plant are met, with total water use less than it was in the water-pottery system.  Other advantages of the steam-pottery system over the water-pottery system are that the pipes are not clogged and their service life is greatly extended
    Keywords: Steam, Clay Pipe, Irrigation system, Moisture Distribution
  • Mahdi Komasi *, Behrang Beiranvand, Ahmadreza Mazaheri Pages 163-181

    Arching in core dam can reduce tension and create scour and clay scrub damage, so it is always a major issue in the earth's dams. In this research, Geostudio software, which is a powerful software for limited components, is used to study the total stress and aridity coefficient of Marvak earth dam. In modeling the dam, a Mohr-Coulomb behavioral model has been used and the effect of the construction has been considered. By analyzing the stress-strain during the construction of the dam and the effect of the construction, the results of total stress and arching coefficient were evaluated and compared with the results of the instrumentation. Multivariate regression and coefficient of determination were used to fit the observed and predicted data and the value of R2= 0.9834 was obtained, which is a very good agreement between the observed and predicted arching data. The results indicate that as the embankment increases, the total stresses also increase, and the highest arching percentage from the beginning to the end of the construction phase is 58 percent and at the third of the core of the foundation. Due to the great effect of consolidation on the arching severity, the speed of construction should be chosen in such a way as to be part of the consolidation of the underlying layers before the upper layers are applied. It is also possible to reduce arching by choosing the appropriate filter between the core and the shell and using materials with a Poisson's ratio.

    Keywords: Back Analysis, Geostudio Software, Marvak Earth Dam, Stress, Arching Coefficient
  • Sajad Mashayekhi, Kumars Ebrahimi *, Fereshteh Modaresi, Shahab Araghinejad Pages 182-199
    The catchment area of ​​the Minab river basin and its main branches, as a part of Makren coast, southern Iran, are one of the important areas for water resources planning and management. The aim of this study was to set-up a comprehensive water resource planning and management model, involving WEAP software, for the area. The area includes the Minab, Jeghine Toukahoor, Manoojan, Roodan, Nodej, Dehkohan, Mosaferabad and Faryab Galashgerd. Two scenarios including: (RS) as the reference scenario, and a conservative agricultural development (CAS) were implemented for the future horizon of year 1410, using WEAP model. Then the outputs were evaluated using the performance criteria including; volumetric reliability, reversibility, vulnerability and stability indices. A 15-water year data (2000-2014) was used, 10 years of that for calibration purposes and the rest of 5 years data for verification. The values of evaluation indices, coefficient of determination and Nash-Sutcliff coefficient, for calibration period were equal to 0.98, 0.97 for the Esteghlal dam volume and 0.98 and 0.98 for the hydrometric stations, and 0.90 and 0.86 for the groundwater aquifers, respectively. On the other hand, for the verification period, the values of the above-mentioned indices were equal to 0.98 and 0.98 for Esteghlal dam volume, 0.78 and 0.70 for hydrometric stations, and 0.97 and 0.88 for the groundwater aquifers, respectively. The above-mentioned index values indicate that the modelling results are acceptable. Moreover, between the two considered scenarios, the scenario of conservative agricultural development, with a sustainability index of 55.47%, has a higher priority.
    Keywords: Integrated Management, Water resources, Minab river basin, Makren sustainability Index, WEAP
  • Farnaz Mohammadi, Mirali Mohammadi *, Javad Behmanesh, Saeid Jalili Pages 200-219

    The study of behavior of water level fluctuations is important for water balance due to the unbalanced distribution in the hydrological cycle. In present study, the groundwater level fluctuations of Urmia and Miandoab plains in two models SVM and Wavelet from the group of soft calculations have been investigated. For this purpose, information about the period years of 1381-1386 for both plains of Urmia and Miandoab by considering four scenarios of groundwater level -groundwater level with a delay of one month, groundwater level -groundwater level with a delay of two months, Groundwater level -precipitation and groundwater level -temperature. The simulation results were compared and the best model was introduced. The results of regression analysis showed that R2=0.9 and MSE=0.4 belong to the second piezometer well of Urmia plain and the third piezometer well of Miandoab plain in both SVM and Wavelet models for 3 scenarios of groundwater level -groundwater level with a delay of one month, Groundwater level was precipitation and groundwater level was temperature. Data on climatic variables of temperature, precipitation and groundwater level with a delay of one month as an independent variable and groundwater level data as a dependent variable formed the mentioned scenarios with 80% of educational data and 20% of test data. The results showed that the climatic variable of precipitation has a significant effect on groundwater level fluctuations. In general, the prediction results of Wavelet model were better than SVM model in investigating groundwater level fluctuations in Urmia and Miandoab plains. In the present study, an independent study of the mentioned models in order to simulate groundwater level fluctuations and compare each of the two models in their application.

    Keywords: Groundwater Fluctuation, regression analysis, SVM, Wavelet
  • Mobina Rabiee, Hojat Karami * Pages 220-242

    Due to the complexity of the nature of groundwater systems as well as the limitations of borehole drilling, temporal and spatial modeling of groundwater levels are not readily possible. Artificial intelligence methods such as RBF, ANN, SVR, ANFIS and ARIMA modeling and their combination with geostatistical methods have been used to find useful solutions for spatial prediction of groundwater level. The case study of this study is Semnan plain. The first step is the temporal modeling of groundwater level using different methods. The results showed that the ANFIS model provides more accurate prediction of the monthly groundwater level in the experimental stage than other methods (R2 = 0.994 and RMSE = 0.041). Next step, the ANFIS output data is used as input data for the geostatistical model and the linear kriging model is selected as the best model for spatial development of groundwater level. (R2 = 0.8889 and RMSE = 2.376). The results of this study showed that the combination of ANFIS model and linear kriging model is an appropriate method for temporal and spatial prediction of groundwater level.

    Keywords: : time forecast, spatial forecast, groundwater level, Geostatistical
  • Maryam Bayatvarkeshi *, Ahmad Bagheri, Maryam Hashemi Pages 243-260

    The main purpose of this study is to evaluate the effect of type of water resource in simulating water quality parameters in Savel plain by the intelligent models. In this investigation, the performance of ANN and CANFIS models in simulation of TDS, SAR, EC, and TH were compared with each other. For this aim, considering the correlation of the parameters, the Ph, Ca, Mg, Cl, and SO4 from 1966 to 2016 were selected as the input variables. The results indicated that the minimum error by the ANN in groundwater and surface water resources were related to the TH and the EC with 1.29 and 5.3 % respectively. The maximum error in both resources corresponded to the SAR. The same results were obtained by the CANFIS. The consequences of the T-Test showed that there was a significant difference between the ANN and the CANFIS in estimation of the SAR in the groundwater. So that the value of NRMSE decreased from 32.9% in the ANN to 22.82% in the CANFIS.  Concerning the other parameters, there was not any significant distinction. In case of the surface water, the CANFIS led to increase of proficiency of simulation of the SAR and the TDS. So thar, the value of the NRMSE declined from 60.35 and 29.27% in the ANN to 28.72 and 16.85 % in the CANFIS. In general, the impact of the type of the water resource in the accuracy of intelligent models in simulation of water quality parameters was approved.

    Keywords: word, Intelligent models, ANN, CANFIS, Water Quality, Water Resource
  • Zahra Fahimirad, Taher Trajaee, Nazanin Shahkarami Pages 261-282

    In this study, to predict the effect of climate change on hydro-climate variables in the study area, based on downscaled outputs from atmosphere general circulation models, the most appropriate scenarios were used. For this purpose at first, by valid trend tests, climate change in the case study was valued during the base period (1976-2005). Then the CanESM2 model under RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5 scenarios in three future periods (2039-2010) (2040-2069) and (2070-2099) was used, and the SDSM model was used to downscale the climatic data. The results of the simulation for future periods and comparison the results with the base period indicated that average temperature increase between 1.3 to 5.7 (ºC), the mean annual precipitation under the RCP4.5 scenario for all three future periods decrease and for RCP8.5 scenario for all three periods increase and also for RCP2.6 it has a reduction of precipitation for 2010-2039 and precipitation increase for other two future periods. The IHACRES model was used to simulate runoff. The results showed that for all periods and RCPs scenarios, the runoff decreases between 10 to 38% in comparison with the basic period. Based on the results of this study, increasing temperature and decreasing precipitation over the next years will reduce the runoff and water resources of the region due to increased evaporation and transpiration, which in the future will increase the probability of increasing drought and flood in the region. Therefore, to adapt to climate change, appropriate managerial approaches at the watershed should be considered.

    Keywords: CanESM2, IHACRES, RCP, SDSM, Trend
  • Laleh Parviz Pages 283-301

    The effect of precipitation changes on water resources, agricultural production reveals the need for accurate methods for precipitation forecasting. In this research, one of the soft computing methods was developed in order to forecast precipitation with the data reduction approach. Input data of model was mean air temperature, dew point temperature, mean sea level pressure, mean station pressure, mean relative humidity and mean wind speed at Tabriz, Ahar and Jolfa stations. The method used in this study includes Epsilon and Nu support vector regression. In all studied stations, the use of Nu support vector regression compared to Epsilon reduced the error so that UII values ​​with Nu support vector regression in Tabriz, Ahar and Jolfa stations were decreased 19.19, 5.88 and 15.78%, respectively. The results indicate the limitation of using the data reduction approach for data with KMO factor lower than 0.5, which included Tabriz and Ahar stations. Principal component analysis in both types of support vector regression increased the performance of the model so that in Jolfa station by using principal component analysis d values ​​of Epsilon and Nu support vector regression increased by 16.6 and 17.5%. Execution of Verimax rotation in preprocessing of input data to regression was stronger than principal component analysis. In this regard, RRMSE and RMSE values ​​in Jolfa station using Epsilon support vector regression were decreased 6.66 and 6.45%. Therefore, principal component analysis is a suitable tool to improve the performance of soft computing methods by regarding the relevant constraints.

    Keywords: Precipitation, Support vector regression, KMO factor, Principal component analysis
  • Zahra Ahmadi, Ahmad Fatahi *, Masoud Fehresti Sani Pages 302-320

    Water is the most valuable asset to human beings, especially in Iran, where large areas are covered by arid and desert regions, while Iran has the highest freshwater extraction (90-94 percent) for agricultural use. . Virtual water integrates agricultural and economic concepts with emphasis on water as a key factor in production. On the other hand, one of the most important economic policies of governments on agricultural products is a guaranteed purchase policy to protect the producer. Therefore, the purpose of the present study is to investigate the effects of guaranteed purchase policy on virtual water in Yazd province for the period 1368-1977. The results of estimating self-verification and error correction models showed that the variable of virtual water index, production amount, average cost and virtual variable had a significant positive effect on the guaranteed price of wheat. and between the guaranteed price, vitual water and the average cost there is a causality and positive long-term relationship Also, the change in price from the guaranteed price variable has a negative and decreasing effect on the virtual water over a period of ten years, but at the end of the shock and long-term it is moderately positive in the positive region with little downward effect. Consequently, it should be considered as an important factor in the adoption of supportive policies, especially the guaranteed purchase policy, as well as to support the manufacturer of the guaranteed purchase policy with respect to the virtual water variable.

    Keywords: virtual water, Guaranteed Purchase, Wheat, VAR, vecm
  • Hasan Feizi *, Amir Salari Pages 321-333
    In order to investigate the effect of magnetic intensity and salinity on germination characteristics of Cuminum ciminum, an experiment was conducted in medicinal plants laboratory of University of Torbat Heydariyeh. Four levels of magnetic field intensity (0, 40, 80, and 120 milli Tesla) as the first factor and four levels of salinity stress (0, -3, -6, and -9 bar) as the second factor was applied. The results showed that salinity was significant on all studied factors including germination percentage, germination rate and mean germination time, seedling weight and length and seed vigor indices I and II at 1% level. Increasing the salinity level reduced the seed germination percentage from 97% in the control treatment to 25% in the -6 bar salinity treatment. Magnetic field also had a significant effect on shoot, root, and seedling length and seed vigor index I factors at the level 1%. In addition it had significant effect on the germination rate and mean germination time at the level of 5%. Application of magnetic field with an intensity of 120 mT increased the weight of shoot, root and seedling by 44.2%, 59.2%, and 52.5% compared to the control, respectively. The interaction of salinity and magnetic field showed a significant effect on shoot, root, and seedling length and seed vigor index I at the level 1%. The general conclusion of this study showed that with increasing salinity, germination percentage decreased and with increasing magnetic field, seedling weight increased. Increasing the length of shoot, root, and seedling also was one of the positive effects of increasing the intensity of the magnetic field
    Keywords: Seed germination, Medicinal plant, Stress, Magnetic field
  • Mahdiyeh Amirinejad, Elham Rafiei Sardooi *, Amanollah Soleymani, Mohammad Naderianfar Pages 334-354

    Identifying land potentials based on environmental resources in each region such as climate, soil and topography is the first step in developing a sustainable agricultural system. To this end, in this study, the land suitability of Jiroft city for rainfed and irrigated Rapeseed cultivation was studied using Fuzzy-AHP model in GIS. Therefore, the weight and importance of information layers such as climate (temperature, precipitation and Growth Degree Days), topography (slope & altitude), soil (EC, pH and soil type) along with access to water resources were separately obtained for irrigated and rainfed Rapeseed cultivation based on analytical hierarchy process (AHP) method. Then the information layers were classified and fuzzified according to the environmental requirements of the Rapeseed crop in the GIS environment. Finally, the overlap of the layers was done by multiplying the weight obtained using the AHP method by the fuzzy layers. Finally, the land suitability map was separately prepared and classified for irrigated and rainfed Rapeseed cultivation. The results of land suitability assessment for irrigated Rapeseed cultivation showed that 14.7, 24.75, 21.61, 26.02 and 12.91% of the total area of the study area have located in very suitable, suitable, moderate suitability, low suitability and unsuitable classes, respectively. Also, the results of land suitability assessment for rainfed Rapeseed cultivation showed that 12.65, 18.46, 24.4, 22.82 and 21.76% of the total area of the study area have located in very suitable, suitable, moderate suitability, low suitability and unsuitable classes, respectively. In this classification, the factors of access to water resources for irrigated cultivation and rainfall for rainfed cultivation were the main factors limiting canola growth. These results can be useful for policy makers and farmers to design a suitable cultivation pattern.

    Keywords: Site Selection, weighting, Cultivation-prone areas, Geographic information system
  • Saber Jamali, Seyedeh Mahbubeh Zeynodin, Mahdi Kolahi * Pages 355-368
    Since the sustainable agriculture field is the main water consumer, using techniques in order to increasing water use efficiency is necessary. An investigation was done to evaluate effects of different regimes of urban wastewater on chemicals properties of soil, yield and water productivity of Quinoa plant (cv. Titicaca), at Research Greenhouse of Ferdowsi University of Mashhad, during 2017-2018. The research was based on completely randomized design with three replications in greenhouse conditions and in pots. Five applied treatments were urban fresh water, urban wastewater, alternate wastewater and fresh water, mixture of 50-50 percent wastewater and freshwater, and subterranean irrigation with urban wastewater. The results show that the treatments were significant on K, P, N, and water productivity; grain yield was significant at 1 percent level (P<0.01), but on pH and 1000 kernel weights at 5 percent level (P<0.05). The research shows effects of using urban refined wastewater on an increase in all traits. The treatments of urban wastewater, alternate, mixture of 50-50 and subterranean irrigation resulted in an increase of 30.7%, 8.8%, 20.6% and 36.1% of grain yield, 31.1%, 8.6%, 20.5% and 36.4% of water productivity, 8.8%, 6.7%, 7.5% and 9.6% of 1000 kernel weights, respectively. Furthermore, the results of the experiment show that the use of refined sewage water for irrigation of Quinoa crop can increase the yield of Quinoa, positive effects on the chemical properties of the soils of the studied, and decrease the cost of supplying and using fertilizers, and then save the environment.
    Keywords: Conjunction regimes, Grain yield of Quinoa, Soil Chemical Characteristics, subterranean irrigation, Wastewater
  • Hoseyn Jahantigh Pages 369-385

    Agricultural development depends on the optimal use of resources and the optimal use of resources depends on the optimal allocation of agricultural land to different crops. Every farmer cultivates different crops during a growing season, but there is no certainty that this cropping pattern used by the farmer is the optimal cropping pattern. Considering the importance and role of optimal cultivation pattern in the sustainable production of agricultural products, the purpose of this study is to present the optimal cultivation pattern of crops in Gorgan under three scenarios: optimization of economic efficiency, production maximization and simultaneous maximization of economic efficiency and production with emphasis on Water consumption management. In this regard, in order to achieve the optimal cultivation pattern with the desired goals, the genetic algorithm was used and to obtain the need for irrigation, CROPWAT software was used. The studied crops include wheat, barley, and rice, soybeans, sunflower, beans, and cotton and fodder corn. The results showed that the current cultivation pattern of the region was not optimal. Based on the results of optimization with a genetic algorithm, forage corn crop has been removed from the crop pattern and the area under rice cultivation has decreased compared to the current crop pattern in the region, in all optimization scenarios. The area under sunflower and soybean crops increased in all three scenarios and replaced rice and fodder corn crops. Wheat and soybean crops have the highest area under cultivation in optimization scenarios and the lowest area under cultivation in all three scenarios is related to cotton. In the current situation, the total water consumption is 213.626 × 106 m3, which decreases to 234.277 × 106 m3 after optimization.

    Keywords: Optimal cultivation pattern, Genetic Algorithm, Gorgan, water shortage
  • Reza Saeidi, MohammadMahdi Zarrabi *, Abbas Sotoodehnia Pages 386-404

    In order to estimate the amount of soil moisture by the Crop Water Stress Index (CWSI), research was performed on the maize (SC 704). The experiment was a factorial and in format of randomized complete block design. In the control, treatment was done full irrigation and in other treatments, was applied water stress in the stages of 6-leaf, 12-leaf, flowering and seeds milking. The meteorological parameters, stomata resistance and leaf surface temperature were measured daily. At different growth stages, the stress low line had a slope of 0.09 to 0.14. The amount of the stress up line was estimated between 3.3 and 4.2 . In the period of stress, the CWSI index was calculated and the amount of soil moisture was measured. According to the results, between soil moisture and CWSI index values, the inverse relationship was established with good correlation. Therefore, regression models with linear, exponential, logarithmic, polynomial and power forms were fitted between the above (two) parameters. The best and worst models for estimating soil moisture were the polynomial ( :0.987) and the power ( :0.65) models, respectively. The results showed that the critical values of CWSI index (at the time of increasing leaf surface temperature compared to air temperature), determined the irrigation time. Also, by indirectly estimating the amount of soil moisture, was calculated the soil moisture deficiency and water requirements for irrigation.

    Keywords: Leaf Surface Temperature, Regression Model, Growth stages
  • Hasan Izanloo, Karim Solaimani *, Kaka Shahedi Pages 405-418

    Due to the urban expansion, preparing of comprehensive and detailed information, is an unavoidable necessity for urban watershed systems and also its dominant conditions in hydrological cycle to gain an integrated urban watershed management. The urban runoff pollution caused by heavy metals is the major types of pollutions in surface runoff which may cause serious health risks for biosphere and also urban watersheds. This article examines the changes in runoff quality and the amount of heavy metals such as lead, zinc and copper in Bojnoord urban watershed in two reaches of autumn and spring seasons. For this reason 52 samples were collected for the mentioned period. After preparing the samples, using atomic absorption, the amount of heavy metals were measured in terms of Pbb. The results showed that the reducing trend of these metals is as Zn>Cu>Pb and the maximum concentration of lead, zinc and copper is related to the autumn season. The location of high concentrations is in residential and commercial areas and for the samples taken from the runoff pathways and drainage network (FB2). The Pearson correlation test results showed that there is a high positive correlation between lead and copper in the autumn (R=0.954) and also between lead and zinc in the spring (R=0.641). This correlation is certified by using factor analysis and Varimax rotation.

    Keywords: runoff, heavy metals, Urban Watershed, Bojnoord
  • Fatemeh Shokrian *, Aref Saberi, Alameh Sabbaq Pages 419-436
    Groundwater is one of the important sources of drinking water and agriculture in the northern regions of the country. Population increases and demand for agricultural products, especially rice, in the northern parts of the country have increased the utilization of water resources in the past decade. The aim of this study is investigation of Sari plain aquifer vulnerability using SI model and the qualitative changes of water resources using Mann-Kendall test and age slope diagram for the total cations and anions, TDS, EC, pH and SAR of 38 operation wells registered in Mazandaran province. Firstly, the changes of qualitative parameters were investigated from 2006 to 2018. Then, the maps of SI model parameters (groundwater depth, net recharge, aquifer media, topography and land use) rated and the weight map of each parameter was obtained. The results of Mann-Kendall test and age slope diagram showed that the P-value of SAR variable is significant but total cations and pH is less than 0.05. The coefficient of determination (R2) showed that the total cations, SAR and pH with values of 0.272, 0.249 and 0.235 have most related to the qualitative changes of groundwater resources in Sari plain. The age slope diagram also showed an ascending trend of the parameters. Finally, with the overlap of SI model parameters, most of the areas with moderate vulnerability risk (50.92) included the highest percentage of area. Validation results showed that, 57.19 percent and 0.67 percent of area has moderate and lowest overlap respectively.
    Keywords: Aquifer Vulnerability, mann-kendall test, Water Quality, Age Slope diagram, SI model
  • Siroos Harif, Gholamreza Azizyan *, Mohammad Givehchi, Mohsen Dehghani Darmian Pages 437-453
    Population growth and urbanization are the main reasons for increased pollution nowadays. Pollution entrance into urban drinking water distribution networks, can cause irreparable damage to human health as a result of the suction phenomenon. Awareness and understanding of pollutant sources and the process of contamination transport in the water network leads to advancements in the development of suitable modeling of this phenomenon, as well as, enabling proper crisis management, when the contaminants enter the network. In order to simulate the movement of nitrate in the soil, the nitrate advection-dispersion equation was programmed in MATLAB. The second zone of water distribution network of Zahedan has been considered as the study area and potential points with high concentration of pollutants in the network have been identified. Network simulation, after two hours of contamination, was tested for water contamination by using EPANET software. To manage the network pollution crisis, two water quality management tools were used in the distribution network, including polluted water discharging and dilution flow, then their results were compared in the crisis management. The results of simulating the movement of pollutants in the soil demonstrated that nitrate concentration near the pipe is unallowable and greater than 50 mg/l. The results of discharging of the polluted water showed that by closing pipes from 1.1 to 1.3 of the pollution injection time and also discharging water from 5 to 8% of the base pipe flow can prevent the pollution from entering   other parts of the network. Moreover, For the first time, efficiency and positive performance of dilution flow as another tool for quality management of water distribution network was proved. The Required dilution flow to treat the quality of water was determined to be approximately 16% of the base pipe flow. In order to manage the pollution crisis in the water distribution network, it is vital to use these valuable tools in different situations.
    Keywords: Water Quality Management Tools, Water Network Pollution, Suction Phenomenon, Discharge of polluted water, Dilution Flow