فهرست مطالب

آبیاری و زهکشی ایران - سال شانزدهم شماره 2 (خرداد و تیر 1401)

مجله آبیاری و زهکشی ایران
سال شانزدهم شماره 2 (خرداد و تیر 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/05/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • سیده نفیسه بنی هاشمی دهکردی، بهرام بختیاری*، کورش قادری، محمد مهدی احمدی صفحات 267-279
    معادله پنمن مانتیث فایو56 (FAO-56 PM) به عنوان یک روش استاندارد برای برآورد تبخیرتعرق مرجع (ETO) در اقلیم های مختلف پیشنهاد شده است. برای برآورد تابش کلی خورشید (Rs)، به عنوان یکی از ورودی های ضروری این معادله، از مدل های متفاوتی استفاده می شود. این مطالعه به منظور واسنجی و اعتبارسنجی 4 مدل برآورد Rs (آنگستروم-پریسکات، هارگریوز-سامانی، موبیرو و همکاران و چن و لی) در ایستگاه های اهواز (با اقلیم خشک) و همدان (با اقلیم نیمه خشک) در دوره اقلیمی 1992-2020 و تاثیر آنها بر برآورد ETO انجام شد. ضرایب این مدل ها توسط الگوریتم هوشمند جهش قورباغه (SFLA) واسنجی شدند. برای بررسی عملکرد این مدل ها، مقادیر Rs برآورد شده با اندازه گیری شده مقایسه شد. بر اساس آماره های ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تعیین (R2) و ضریب نش-ساتکلیف (NS)، در ایستگاه اهواز مدل آنگستروم-پریسکات با داشتن کمترین خطا 929/1=RMSE، 918/0=R2 و 896/0=NS، و در ایستگاه همدان مدل موبیرو و همکاران با داشتن 875/0=R2 ، و 925/2= RMSEو 860/0=NS، بهترین عملکرد را در برآورد تابش خورشیدی داشته اند. درصد اختلاف ETO محاسبه شده توسط Rs برآورد شده در مقایسه با Rs اندازه گیری شده در دو ایستگاه در همه مدل ها، کاهشی در حدود 20% نشان داد.
    کلیدواژگان: تابش خورشید، واسنجی، اعتبارسنجی، پنمن مانتیث فائو، SFLA
  • مهرنگ دوستی رضایی، کامران زینال زاده*، سینا بشارت، بابک امیرعطایی صفحات 280-293

    در دهه های اخیر، عوامل متعددی مانند افزایش جمعیت، محدودیت منابع آب های سطحی به دلیل کاهش بارندگی و برداشت بیش از اندازه از آبخوان ها، باعث افت شدید سطح آب زیرزمینی در بسیاری از دشت های ایران از جمله دشت سلماس واقع در استان آذربایجان غربی شده است. در این مطالعه، مدل عددی آبخوان دشت سلماس با استفاده از مدل MODFLOW در محیط نرم افزار GMS در دو حالت جریان ماندگار (شهریورماه سال آبی 95-94) و جریان غیر ماندگار (از مهرماه تا مردادماه سال آبی 96-95) تهیه گردید. پارامترهای ورودی مدل به ازای مقادیر اندازه‏گیری شده تراز آب زیرزمینی در موقعیت چاه های مشاهده ای واسنجی و در بازه زمانی شهریورماه سال آبی 96-95 تا مردادماه سال آبی 97-96 صحت سنجی گردید. درنهایت، سطح آب زیرزمینی با اعمال 6 سناریو شامل کاهش 10 تا 30 درصدی پمپاژ چاه ها و افزایش 5 تا 15 درصدی میزان بارندگی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج سناریوهای مورد مطالعه نشان داد که کاهش نرخ پمپاژ چاه ها، شرایط منابع آب زیرزمینی را به طور معنی دار بهبود می د هد، به طوریکه با کاهش نرخ پمپاژ چاه ها به میزان 30%‏، ضمن جبران کمبود مخزن آبخوان، حجم آب زیرزمینی به میزان 66/13 میلیون مترمکعب افزایش خواهد یافت. این در حالی است که افزایش 15 درصدی در میزان بارش سالانه، تنها 5/0 میلیون مترمکعب موجب بهبود وضعیت آبخوان خواهدشد. کاهش میزان نرخ تخلیه توسط چاه های بهره برداری، موجب کاهش میزان جریان آب زیرزمینی ورودی به محدوده آبخوان از 98/41 میلیون مترمکعب در شرایط واسنجی مدل به 7/38 میلیون مترمکعب در شرایط کاهش 30 درصدی نرخ تخلیه چاه ها گردید. با این حال، افزایش میزان بارندگی، موجب تغییرات قابل توجهی در میزان جریان های ورودی و خروجی آب زیرزمینی نگردید. همچنین، نتایج بیانگر این است که سناریوهای مدیریتی مانند جلوگیری از اضافه برداشت چاه‏های مجاز و انسداد چاه های غیرمجاز نسبت به سناریوهای اقلیمی محتمل اثرات قابل توجه تری بر بهبود وضعیت منابع آب زیرزمینی دارد.

    کلیدواژگان: بهبود منابع آب زیرزمینی، جریان غیرماندگار، جریان ماندگار، مدیریت پایدار، GMS
  • علیرضا زارعی قورخودی، علی شاهنظری*، فاطمه محمدی صفحات 294-307

    تغییر الگوهای بارندگی و افزایش روزافزون جمعیت در استان مازندران، سبب شده که استفاده صحیح از منابع آب سطحی در بخش های مختلف به خصوص کشاورزی امری اجتناب ناپذیر باشد. با وجود پتانسیل مناسب بارش در استان مازندران، برنامه منظمی برای مدیریت و استفاده از منابع آب های سطحی و نامتعارف درنظر گرفته نشده است. در حالی که با بهره گیری از ظرفیت آببندان ها می توان بخشی از مشکلات بخش آب در این منطقه را حل نمود. برای ارزیابی این موضوع در پژوهش حاضر از مدل SWAT در حوضه آبخیز تجن طی سال های 2000 تا 2017 استفاده شد. در ابتدا کارایی مدل و نتایج آن به عنوان وضعیت موجود بررسی، سپس سناریوی بدون در نظر گرفتن آببندان ها اجرا گردید. از الگوریتم SUFI2 در نرم افزار SWAT-CUP برای تحلیل عدم قطعیت، واسنجی و صحت سنجی دبی و رسوب ماهانه در شش ایستگاه منتخب در مدل SWAT استفاده شد. ارزیابی کارایی مدل توسط ضریب تعیین (R2) و نش-ساتکلیف (NS) صورت گرفت. ضریب R2 در شبیه سازی رواناب و رسوب به ترتیب در بازه 68/0 _ 87/0 و 62/0 _ 79/0 به دست آمد. همچنین، ضریب NS برای رواناب در بازه 52/0 _ 72/0 و رسوب در بازه 58/0_ 74/0 قرار گرفت. نتایج نشان داد مدل درشبیه سازی دبی و رسوب عملکرد رضایت بخشی داشته است. یافته های حاصل از اجرای سناریو نشان دهنده این است که در صورت عدم وجود آببندان ها دبی و رسوب خروجی افزایش 3/16 و 5/17 درصدی خواهند داشت که بیانگر مهار دبی و رسوب توسط این سازه های می باشد. همچنین با بررسی این سناریو در زمان های وقوع سیلاب این سازه ها با مهار 17 درصدی رواناب و 27 درصدی رسوب نقش موثری در مهار سیلاب داشتند. با توجه به ظرفیت آببندان ها در مهار دبی و رسوب می توان برای مدیریت منابع آب سطحی و کنترل سیلاب بر روی افزایش سطح و جحم این سازه ها برنامه ریزی کرد.

    کلیدواژگان: آب های سطحی، سیلاب، سناریو، شبیه سازی
  • علی قدمی فیروزآبادی*، موسی سگی، علیرضا سلیمی صفحات 308-318

    کمبود آب یکی از مشکلات اساسی استان همدان محسوب می شود. در این میان بخش کشاورزی به دلیل سهم بالا در مصارف آب بیش از سایر بخش های اقتصادی در معرض آسیب قرار دارد. بنابراین استفاده مناسب و کارا از این منبع محدود، بسیار ضروری است. این پژوهش با هدف تعیین بهره وری و ارزش اقتصادی آب در بخش کشاورزی و پتانسیل درآمدزایی این منبع در تولید دو محصول عمده گندم و جو به اجرا درآمد. بدین منظور به روش نمونه گیری تصادفی، مزارعی در استان همدان انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفتند. اطلاعات مورد نیاز از طریق اندازه گیری میدانی، تکمیل پرسشنامه و مصاحبه با کشاورزان تهیه شد. با استفاده از روش تحلیل نهایی و استفاده از تابع تولید کاب داگلاس، ارزش اقتصادی آب محاسبه شد. میانگین بهره وری آب محصول گندم در دو سیستم آبیاری بارانی و سطحی، به ترتیب 24/1 و 03/1 و برای جو 55/1 و 02/1 کیلوگرم بر مترمکعب تعیین شد. کشش تولیدی گندم و جو به ترتیب برابر 139/0 و 283/0 درصد برآورد شد و بیانگر این مسیله است که اگر مصرف آب به طور متوسط یک درصد افزایش یابد، میزان تولید گندم و جو به طور متوسط معادل 139/0 و 283/0 درصد افزایش خواهد داشت. ارزش اقتصادی آب برای دو محصول گندم، جو، به ترتیب 2043 و 3755 ریال بر مترمکعب تعیین شد. با توجه به هزینه 496 ریالی، استحصال آب از منابع زیرزمینی می توان بیان داشت که ارزش اقتصادی آب در دو محصول مورد مطالعه بسیار بیشتر از هزینه هایی است که کشاورزان برای استحصال آن متحمل می شوند. لذا می توان با تعیین ارزش اقتصادی آب و دریافت آب بها، انگیزه ها را به سمت تخصیص کاراتر آب و افزایش بهره وری هدایت نمود.

    کلیدواژگان: آب بهاء، ارزش تولید نهایی، تابع تولید، قیمت گذاری، ارزش اقتصادی آب
  • سمیه امامی*، جواد پارسا، حجت امامی، اکرم عباسپور صفحات 319-332

    سرریزهای کنگره ای به عنوان گزینه ای مناسب برای اصلاح سرریزهایی که برای عبور دبی ماکزیمم محتمل با مشکل روبرو هستند، مطرح می شوند. در همین راستا، در پژوهش حاضر، سرریزی جدید با نام سرریز کنگره ای شبه کسینوسی معرفی شده است. ابتدا مدل هایی با عرض ها و ارتفاع های مختلف در نرم افزار FLUENT به عنوان یک آزمایشگاه مجازی ساخته شده، دبی و عمق جریان بالادست برای محاسبه ی ضریب دبی برداشت، و در ادامه به پیش بینی ضریب دبی سرریز کنگره ای شبه کسینوسی با استفاده از روش ترکیبی نوین بر مبنای الگوریتم آنتی کرونا- سیستم استنتاج عصبی-فازی (ACVO-ANFIS)، پرداخته شد. صحت سنجی روش پیشنهادی با استفاده از داده های آزمایشگاهی انجام شد. در ادامه به منظور شناسایی مدل برتر و تعیین پارامترهای موثر بر ضریب دبی سرریز کنگره ای شبه کسینوسی، ترکیب پارامترهای بی بعد مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. عملکرد روش پیشنهادی با پنج آماره، شامل ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین مطلق خطاهای پیش بینی (MAPE)، معیار کارایی (NSE) و جذر میانگین مربعات خطای نسبی (RRMSE)، ارزیابی شد. نتایج نشان داد در بار های هیدرولیکی کم، ضریب دبی بیش ترین مقدار خود را دارا می باشد. با افزایش شعاع انحناء قطاع نیم دایره ای، به دلیل افزایش طول موثر کنگره ها، ضریب دبی افزایش می شود. با افزایش ارتفاع سرریز، در یک H/W ثابت، ضریب دبی افزایش یافت. نتایج مدل ACVO-ANFIS نشان داد متغیرهای ورودی نسبت شعاع انحناء قطاع نیم دایره ای به ارتفاع سرریز (R/W)، نسبت طول سرریز به ارتفاع آن (L/W) و نسبت بار آبی به ارتفاع سرریز (H/W)، با مقادیر خطای R2=0.971, RMSE=00.9, MAPE=0.006, RRMSE=0.010, NSE=0.977، تاثیرگذارترین پارامترها در برآورد ضریب دبی سرریزهای کنگره ای شبه کسینوسی می باشند.

    کلیدواژگان: الگوریتم آنتی کرونا، سیستم استنتاج عصبی-فازی، پیش بینی، Fluent
  • نسرین آزاد، وحیدرضا وردی نژاد، جواد بهمنش*، حسین رضایی صفحات 333-343

    بهینه سازی الگوی کشت می تواند بهترین راهکار برای کاهش مصرف آب به همراه حفظ یا افزایش تولیدات کشاورزی و در نتیجه افزایش درآمد کشاورزان باشد. در این تحقیق الگوی کشت شبکه آبیاری و زهکشی مهاباد (به مساحت تقریبی 12000 هکتار) با استفاده از الگوریتم بهینه سازی PSO با هدف افزایش سود خالص شبکه براساس مقدار آب تحویلی مشخص و افزایش بهره وری آب بهینه سازی شد. بهینه سازی در 6 تیمار آبیاری کامل و کم آبیاری و دو استراتژی اجرای کم آبیاری (H1: در آب تحویلی به شبکه و مزرعه و H2: در آب تحویلی به شبکه) انجام شد. در نهایت، مقدار آب مصرفی، سود خالص و بهره وری اقتصادی در الگوی کشت بهینه با وضع موجود مقایسه گردید. نتایج نشان داد که در استراتژی H1، با مصرف آب برابر با وضع موجود، مقدار سود خالص و بهره وری در الگوی کشت بهینه نسبت به وضع موجود حدود 7/16 درصد افزایش نشان داد. در استراتژی H2، بهره وری نسبت به وضع موجود در همه تیمارها افزایش یافت. بطوریکه حتی با کاهش حدود 40 درصد آب تحویلی به شبکه، بهره وری اقتصادی حدود 37 درصد نسبت به وضع موجود افزایش یافت.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، بهره وری آب، سود خالص، کم آبیاری
  • مسعود باصری، عماد محجوبی* صفحات 344-356
    از مهم ترین مسایلی که در بحث مدیریت منابع آب و در نتیجه تصمیم گیری ها و برنامه ریزی ها برای مصرف آب در بخش های مختلف باید به آن توجه ویژه ای داشت، بیلان آب می باشد. در این مقاله با بهره گیری از محصولات سنجش ازدور به محاسبه و ارزیابی مدل مفهومی بیلان آب توماس (abcd) در حوضه ای با شرایط اقلیمی نیمه خشک پرداخته شد. ابتدا محصولات ماهانه بارش ماهواره ای IMERG و دمای بازتحلیل شده ERA5 در مقایسه با داده های ایستگاه های زمینی مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج ارزیابی این محصولات با استفاده از پنج شاخص آماری ضریب همبستگی پیرسون (R)، خطای مجذور میانگین مربعات (RMSE)، میانگین قدر مطلق خطا (MAE)، ضریب کارایی نش-ساتکلیف (NS) و ضریب انحراف (BIAS) در زیرحوضه زرنده واقع در منطقه نیشابور، حاکی از دقت و همبستگی بالای آن ها با داده های ایستگاه های زمینی دارد. در ادامه با استفاده از این محصولات و سامانه اطلاعات جغرافیایی، مدل مفهومی بیلان آب توماس برای این زیرحوضه در محیط نرم افزار MATLAB توسعه داده شد و عملکرد آن در شبیه سازی رواناب حوضه مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور کاهش عدم قطعیت ها در پارامترهای مدل و برآورد آن ها، از اعداد فازی و روش مونت کارلو استفاده شد. بهینه سازی این مدل با دو تابع هدف مختلف ضریب کارایی نش-ساتکلیف و ضریب تعیین صورت گرفت. نتایج نشان از دقت بالای مدل بیلان آب abcd با استفاده از محصولات سنجش ازدور در منطقه مورد مطالعه دارد و به خوبی رفتار دبی خروجی از زیرحوضه زرنده را شبیه سازی کرده است.
    کلیدواژگان: اعداد فازی، مدل بیلان آب توماس، مونت کارلو، ERA5، IMERG
  • سید کیومرث پژوهیده، اصلان اگدرنژاد*، فریبرز عباسی صفحات 357-370

    ذرت یکی از مهم ترین گیاهان زراعی در جهان است. رشد و عملکرد این گیاه به طور مستقیم وابسته به آب و نیتروژن است. در این پژوهش، برای تعیین مقادیر مناسب آب و کود نیتروژن، از مدل واسنجی شده آکواکراپ، براساس داده های برداشت شده از طرح پژوهشاتی انجام شده در موسسه پژوهشات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج طی دو سال زراعی (1389-1387)، استفاده شد. هم چنین برای کمی سازی نتایج، توابع تولید آب-عملکرد، کود-عملکرد و آب-کود-عملکرد تعیین شدند. بدین منظور، عملکرد و کارایی مصرف آب ذرت دانه ای توسط مدل آکواکراپ تحت مقادیر مختلف آب آبیاری (در سطوح 60، 80، 100 و 120 درصد تامین نیاز آبی) و کود نیتروژن (در چهار سطح 100، 80، 60 و صفر درصد نیاز کودی) مورد شبیه سازی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با تامین 80 درصد آب آبیاری (W3)، عملکرد قابل قبول و کارایی مصرف آب بیش تری نسبت به سایر تیمارها حاصل شد. اگرچه با افزایش کود مصرفی، عملکرد و کارایی مصرف آب نیز بهبود یافت. به-طوری که عملکرد دانه ذرت در تیمار W3 برای مقادیر 100، 80 و 60 درصد نیاز کودی به ترتیب برابر با 11، 8/10 و 2/10 تن در هکتار و کارایی مصرف آب برای این تیمارها به ترتیب برابر با 45/1، 53/1 و 36/1 کیلوگرم بر مترمکعب بود. هم چنین صورت های ساده برای توابع آب- عملکرد و کود- عملکرد و صورت درجه دوم برای تابع آب- کود- عملکرد به عنوان توابع تولید مناسب انتخاب شدند.

    کلیدواژگان: آکواکراپ، تابع تولید، کم آبیاری، مدل سازی گیاهی
  • سمیرا امینی، امین علیزاده*، علیرضا فرید حسینی، مهدی اکبری صفحات 371-386

    اندازه گیری مستقیم عملکرد محصول ذرت علوفه ای علیرغم دقیق بودن و غیرقابل اجرا بودن در مناطق وسیع، امری سخت، زمانبر و هزینه بر است. این محدودیت ها، موجب تمایل به استفاده از روش های غیر مستقیم مانند سنجش ازدور در برآورد عملکرد محصول شده است. البته برآورد دقیق عملکرد محصول از طریق سنجش از دور نیز همواره با چالش هایی از جمله استفاده از تصاویر و پارامتر های تصویری مناسب برای هر منطقه، روبرو است. پژوهش حاضر با هدف افزایش دقت برآورد عملکرد تر ذرت علوفه ای قبل از رسیدن به تاریخ برداشت محصول در منطقه مورد مطالعه بااستفاده از مدل مانتیث و سنجش ازدور انجام شد. بدین منظور پارامترهای مدل مانتیث مانند ضریب راندمان انرژی جذب شده در منطقه مورد مطالعه بهینه گردید و زیست توده ذرت علوفه ای بااستفاده از اطلاعات ماهواره لندست 8 برآورد و با زیست توده اندازه گیری شده در مزرعه مقایسه شد. میزان عملکرد برآورد شده با مدل بهینه شده، همبستگی و پراکنش خوبی (85/0=2R) با عملکرد واقعی مزارع نشان داد. نتایج نشان داد که با بهینه کردن پارامترهای مدل مانتیث خطای برآورد در مقایسه با بهینه نشدن پارامترها در حد قابل قبولی (±10%) کاهش پیدا خواهد کرد. از سوی دیگر، بااستفاده از میانگین درصد ماده خشک بدست آمده در اندازه گیری های مزرعه ای، زیست توده برآورد شده از مدل بهینه شده، به عملکرد تر تبدیل شد و بااستفاده از مقادیر NDVI تصاویر ماهواره ای در دوره رشد بعد از بیشترین مقدار NDVI ، رابطه خطی با ضریب همبستگی قابل قبول (81/0= 2R) برای برآورد عملکرد تر ذرت علوفه ای در منطقه مورد مطالعه ارایه گردید. این نتایج نشان داد که با استفاده از نتایج NDVIیک یا دو تصویر قبل از برداشت محصول (یک تا سه هفته قبل از برداشت) و استفاده از رابطه بدست آمده می توان عملکرد ذرت علوفه ای را با دقت قابل قبولی پیش بینی کرد.

    کلیدواژگان: زیست توده، مدل مانتیث، تصاویر لندست 8، ذرت علوفه ای، NDVI
  • خشایار خداشناس، سعیدرضا خداشناس*، نفیسه سیدنژاد صفحات 387-398

    با توجه به طبیعت آسیب پذیر سدهای خاکی در مقایسه با سدهای بتنی، باید تمامی عوامل موثر بر پایداری این سدها مورد بررسی و مطالعه قرار بگیرند. تر و خشک شدن متوالی هسته سد خاکی از عوامل مهمی است که می تواند روی پارامترهای فیزیکی و مکانیکی هسته و بدنه سد موثر باشد که این تغییرات باعث افزایش خطرات بعدی مانند نشت، پایپینگ و نشست می شوند. این موضوع به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران بسیار محتمل است. تحقیقات مختلفی در این زمینه انجام شده است و بعضی از این تحقیقات مدل های ریاضی مناسب برای داده های خود ارایه کرده اند، ولی به دلیل اینکه نتایج هر تحقیق مرتبط با خاک مورد بررسی اختصاصی همان مطالعه میباشد، این مدل ها برای داده های سایر محققین قابل استفاده نیست. در تحقیق حاضر، پس از جمع آوری 866 داده ی آزمایشگاهی از 23 تحقیق گذشته، تاثیر تر و خشک شدن متوالی هسته رسی سد های خاکی بر پارامترهای فیزیکی مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت و روابط ریاضی چند متغیره بین پارامترهای فیزیکی مکانیکی و تعداد دور تر و خشک شدن بدست آمد. این تحقیق نشان داد که اثر تر و خشک شدن روی پارامترهای مکانیکی بسیار مهم بوده و باید در تحلیل سازه ای سد نیز مورد توجه قرار گیرد.

    کلیدواژگان: چسبندگی، خاک رس، سد خاکی، منحنی مشخصه آب-خاک، هدایت هیدرولیکی
  • محمدتقی کرباسی معروف، حمیدرضا ناصری*، فرشاد علیجانی صفحات 399-412

    سدسازی یکی از متداول ترین برنامه های توسعه بهره برداری از منابع آب است که با تغییر در چرخه هیدرولوژی از چالش برانگیزترین مباحث مدیریت منابع آب محسوب می شود. در این پژوهش با مدل سازی جریان آب زیرزمینی آبخوان نیشابور توسط کد مادفلو در محیط نرم افزار GMS، تاثیر بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی برای تامین آب شرب شهر نیشابور (آبگیری از سد بار و چاه های بهره برداری) در بخش های مختلف آبخوان ارزیابی شده است. بر پایه بیلان آبی تهیه شده برای چهار دوره آبگیری سد (1393 لغایت 1396) و مدل ریاضی آبخوان، تشدید افت سطح آب زیرزمینی حداکثر به میزان 35/1 متر در آبخوان نیشابور به وقوع پیوسته است. همچنین در صورت انتقال آب برای مصرف شرب شهر نیشابور و کاهش بهره برداری چاه های آب شرب، تخفیف شدت افت به میزان 1/1 و 66/2 متر برای دو سناریوی: انتقال آب آبگیری شده (شرایط واقعی) و انتقال آب برابر با تخصیص مصوب رخ می دهد. علاوه بر این تشدید بالا آمدگی سطح آب زیرزمینی در گستره شهری به میزان 25/0 و 93/0 برای دو سناریوی مورد اشاره تحقق می یابد. نتایج پژوهش نشان داد، ساخت سد بار تاثیر قابل توجهی در تغییرات سطح آب زیرزمینی در بخش های مختلف آبخوان دارد و دامنه تاثیر با مدل سازی به خوبی قابل ارزیابی و پیش بینی است.

    کلیدواژگان: بهره برداری تلفیقی، سد بار، مدل سازی آب زیرزمینی، GMS
  • محمدحسن رحیمیان*، یوسف هاشمی نژاد، فرهاد دهقانی، غلامحسن رنجبر، مجتبی پورمقدم صفحات 413-420

    این پژوهش به منظور بررسی پاسخ گیاه سالیکورنیا (Salicornia persica) به کاهش حجم آب مصرفی و تعیین روابط بین آب مصرفی و عملکرد زیست توده تحت شرایط آبیاری با آب خلیج فارس در ساحل دلوار واقع در استان بوشهر انجام شد. تیمارهای مورد نظر شامل T1، T2، T3، T4، T5 و T6 بودند که با اعمال مقادیر مختلف آب مصرفی در طول فصل رشد و اندازه گیری حجم آب کاربردی نهایی توسط کنتورهای حجمی، به ترتیب مقادیر 6700، 8800، 9600، 10000، 11800 و 14700 مترمکعب بر هکتار در این تیمارها اعمال گردیدند. نتایج نشان داد که در تیمارهای T1 تا T5 و علیرغم افزایش قابل توجه حجم آب کاربردی، تفاوت معنی داری در عملکرد زیست توده حاصل نگردید و میانگین عملکرد ماده خشک این تیمارها در حدود 3000 کیلوگرم در هکتار بود. اما افزایش حجم آب کاربردی در تیمار T6، تاثیر مثبت و قابل توجهی بر عملکرد زیست توده داشت و سبب افزایش آن به 4600 کیلوگرم در هکتار گردید. تحت شرایط مزرعه ای مذکور، شاخص کارآیی مصرف آب سالیکورنیا (WUE) بین 15/0 تا 44/0 کیلوگرم بر مترمکعب بدست آمد. بنابراین، علی رغم اینکه امکان کم آبیاری سالیکورنیا با آب دریا وجود داشته و نیازهای زنده مانی آن قابل تامین است، اما دستیابی به عملکردهای مناسب (حدود 5 تن در هکتار و یا بیشتر)، مستلزم تامین به موقع و کافی آب دریا و کوتاه کردن دور آبیاری ها در مزارع سالیکورنیا خواهد بود. بنابراین، نتایج این پژوهش تاییدکننده پاسخ مثبت سالیکورنیا به افزایش حجم آب مصرفی و تاثیر معنی دار کم آبیاری بر افت تولید زیست توده است. همچنین، بدلیل ضرورت تواتر بالای آبیاری ها در مورد این گیاه، مساله تامین حجم آب قابل توجه برای این گیاه را به مهمترین چالش توسعه مزارع سالیکورنیا در سواحل جنوبی کشور تبدیل می کند.

    کلیدواژگان: آب مصرفی، دور آبیاری، سالیکورنیا، شورزیست، نیاز آبی
  • بهاره میرکماندار*، کوروش قادری صفحات 421-431

    برنامه ریزی توزیع و تحویل آب در شبکه های آبیاری تحویل به موقع و کافی آب با حداقل بهره برداری از هدآب روی دریچه کانال مطابق قیدهای میزان ظرفیت آن و دوره چرخش آبیاری می باشد. عملکرد ضعیف کانال های آبیاری از یک طرف و تاثیر آن در کاهش بهره وری آب کشاورزی از طرف دیگر ضرورت ارایه برنامه ریزی های موثر در بهره برداری بهینه از کانال های آبیاری را ایجاب نموده است. روش های رایج برنامه ریزی تحویل و توزیع آب عموما ابتکاری و مبتنی بر تجربه کارشناسان بوده که روش هایی کارآمد در صرفه جویی بهینه آب نمی باشند، بنابراین استفاده از روش های تحلیلی و بهینه سازی می تواند بخشی از مشکلات موجود را رفع نماید. مسیله ی برنامه ریزی توزیع و تحویل آب در شبکه های آبیاری یک مسیله پیچیده بهینه سازی چند هدفه، چند متغیره و چند محدودیتی با انواع متغیرها است که حل آن نیازمند کاربرد روش های توانمند بهینه ساز است. روش های ابتکاری توانایی حل اینگونه مسایل پیچیده و عبور از نقاط بهینه موضعی و یافتن بهینه سراسری را دارند. پژوهش حاضر با به کارگیری الگوریتم فراابتکاری بهینه سازی PSO (رفتار جمعی ذرات) به توزیع و تحویل بهینه آب در شبکه آبیاری سد نساء شهرستان بم واقع در استان کرمان پرداخته است. به این منظور ابتدا تعداد اشنعابات، ماکزیمم ظرفیت هر کانال، سطح تحت پوشش هر انشعاب، نیاز ناخالص آبیاری، دور آبیاری و تعداد بلوک ها به عنوان ورودی به مدل معرفی شد. پس از اجرای مدل بهترین نوبت انشعابات در هر بلوک، حداقل ظرفیت کانال توزیع کننده و حداقل زمان آبیاری در شرایط بهینه به عنوان خروجی ارایه گردید. در حال حاضر ماکزیمم دبی شبکه 3000 لیتر بر ثانیه و 360 ساعت، زمان آبیاری است. مطابق نتایج ارایه شده در این پژوهش درحالت بهینه سازی دوهدفه، ماکزیمم دبی 2469 لیتر در ثانیه و ماکزیمم زمان آبیاری 356 ساعت می باشد که در مقایسه با ظرفیت کنونی کانال 531 لیتر بر ثانیه دبی و 4 ساعت زمان آبیاری کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: تخصیص بهینه، الگوریتم PSO، شبکه آبیاری، سد نساء
  • بهنام نمدیان*، ابراهیم اسدی صفحات 432-445
    رفتار ترکیبی جریان ریزشی از سرریز با جت خروجی از زیر دریچه، شرایط متفاوتی را در پایین دست این قبیل سازه ها ایجاد می کند و باعث تغییر آبشستگی در پایین دست این سازه ها می شود برای حل این مشکل می توان سرریز و دریچه را باهم ترکیب کرد و تشکیل سیستم هیدرولیکی متمرکزی بنام سرریز - دریچه ارایه کرد که امکان انتقال مواد رسوبی از زیر دریچه و مواد شناور از روی سرریز را فراهم آورد. هندسه مدل پژوهش حاضر در نرم افزار FLOW-3D در کانال مستطیلی شکل با حالت بستر رسوبی و فرسایش پذیر و در حالت عدم فشردگی جانبی ایجاد گردید. مصالح بستر، ماسه غیرچسبنده و سیال مورد استفاده آب زلال و شیب کف کانال صفر درنظر گرفته شد. در این پژوهش از دو مدل آشفتگی (LES) و مدل (RNG) و از 3 معادله نرخ انتقال بار بستر استفاده گردید و بعد از صحت سنجی با داده های آزمایشگاهی مشاهده شد که داده های مدل عددی با رابطه ی Van Rijn و با مدل آشفتگی LES با ضریب تعیین0.985= R2 و میانگین خطای مطلق0.107=RMSE برازش مناسب با داده های آزمایشگاهی دارد نتایج ارایه شده حاکی از این است که با افزایش عمق جریان بالادست، حداکثر عمق آبشستگی افزایش می یابد. همچنین با افزایش ارتفاع سازه سرریز در یک بازشدگی ثابت دریچه، حداکثر عمق آبشستگی به دلیل جت ریزشی افزایش می یابد و با افزایش بازشدگی دریچه ارتفاع آب روی سازه کاهش می یابد و همچنین جت خروجی از زیر دریچه کاهش یافته و باعث می شود عمق آبشستگی کاهش یابد. همچنین با افزایش میزان دبی عبوری از روی سرریز و زیر دریچه و میزان ارتفاع آب بالادست، حداکثر عمق آبشستگی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: آبشستگی، سازه مرکب، سرریز-دریجه، مدل عددی، Flow-3D
  • رحمت الله کاظمی نژاد، اعظم رضایی*، رامتین جولایی، علی کرامتزاده صفحات 446-459

    هدف از تحقیق حاضر ارزیابی پایداری کشاورزی و تعیین الگوی کشت در اقلیم میانی (معتدل خزری) استان گلستان در اثر اعمال سیاست های کاهش مصرف آب (افزایش قیمت 50% و 100% ، سهمیه بندی 5% و 30% و تلفیقی از آن دو) بر اساس پنج سناریوی ترجیحی (ترجیح اقتصادی، ترجیح محیط زیستی، ترجیح اجتماعی، ترجیح یکسان و ترجیح متخصصین) می باشد. اطلاعات مورد نیاز شامل داده های اسنادی و میدانی مستخرج از پرسشنامه هزینه تولید و مصاحبه رو در رو با کشاورزان در سال زراعی 99-98 بدست آمد. جهت محاسبه اوزان معیارها و زیرمعیارهای پایداری از پرسشنامه و مصاحبه با متخصصین استفاده گردید و به منظور تحقق اهداف تحقیق از روش برنامه ریزی-ریاضی مثبت و فرایند تحلیل سلسله مراتبی استفاده شد. بر اساس میانگین نظر متخصصین وزن معیارهای اقتصادی، اجتماعی و محیط-زیستی در پایداری به ترتیب 453/0، 232/0و 315/0 بدست آمد. بر اثر اعمال سیاست های کاهش مصرف آب، الگوی کشت، مصرف نهاده ها و سودناخالص تغییر نموده است. بر اساس نتایج، در صورتیکه پایداری کل منطقه مدنظر باشد سیاست های قیمتی فقط منجر به افزایش هزینه کشاورزان خواهد شد. به علاوه برای اصلاح الگوی مصرف آب با اعمال سیاست های کاهش مصرف آب در همه سناریوها به جز ترجیح اجتماعی سیاست سهمیه بندی30% پایدارتر است. در سناریوی ترجیح اجتماعی سیاست 50% افزایش قیمت آب پیشنهاد می شود. به عبارت دیگر با اعمال سیاست های کاهش مصرف آب برای نگهداری تعادل بین پایداری اقتصادی و محیط زیستی با پایداری اجتماعی، تقابل وجود دارد و بایستی بین آنها مبادله صورت گیرد.

    کلیدواژگان: مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت، فرایند تحلیل سلسله مراتبی، سیاست های قیمتی و سهمیه بندی آب
|
  • Seyedeh Nafiseh Banihashemi Dehkordi, Bahram Bakhtiari *, Koroush Qaderi, Mohmmad Mehdi Ahmadi Pages 267-279
    The FAO Penman-Monteith (FAO-56 PM) model is proposed as a standard model to estimate reference evapotranspiration (ETO) in various climates. Different models are used to estimate the total solar radiation (Rs) as one of the essential inputs of this model. This study aimed to calibrate and validate four Rs estimation models (Ångström-Prescott, Hargreaves-Samani, Mubiru et al., and Chen and Li) in Ahvaz (with arid climate) and Hamedan (with semi-arid climate) stations during the 1992-2020 climate period and the effect of these models on the ETO estimation. The coefficients of these models were calibrated by the intelligent shuffled frog leaping algorithm (SFLA). To evaluate the efficiency of these models, the estimated Rs values were compared with measured values. Based on the root mean square error (RMSE), the coefficient of determination (R2) statistics and Nash-Sutcliffe, the A-P model with RMSE=1.929, R2=0.918, NS=0.896 and Mobiro et al. model with RMSE=2.925, R2=0.875, NS=0.860 showed better performance than the other models in Ahvaz and Hamedan stations, respectively. A decrease of about 20% was observed in the percentage of ETO difference between, the calculated and the estimated Rs compared to the measured Rs in 2 stations at all of the models.
    Keywords: Total solar radiation, Calibration, Validation, FAO Penman-Monteith, SFLA
  • Mehrang Dousti Rezaie, Kamran Zeinalzadeh *, Sina Besharat, Babak Amirataee Pages 280-293

    In recent decades, several factors such as population growth, limited surface water resources due to reduced rainfall, and over-withdrawal of aquifers have caused a sharp drop in groundwater levels (GWLs) in many plains of Iran, including Salmas plain located in the province of West Azerbaijan. In this study, the numerical model of the Salmas plain aquifer was prepared using MODFLOW model in GMS software in both states of steady flow (September 2015) and non-steady flow (from September 2016 to August 2017). The input parameters of the model were calibrated for the measured values of GWL at the location of observation wells and validated from August 2016 to July 2018. Finally, the GWL was investigated applying 6 scenarios including a 10% to 30% decrease in pumping wells and a 5% to 15% increase in rainfall. The results of studied scenarios showed that reducing the pumping rate of the wells significantly improves the condition of groundwater resources. By reducing the pumping rate of the wells up to 30%, the volume of groundwater will increase by 13.66 mcm and shortage of the aquifer reservoir will be compensated. However, 15% increase in annual rainfall will improve the condition of the aquifer by only 0.5 mcm. Results show that reducing the rate of withdrawal from wells reduced the amount of groundwater flow entering the aquifer from 41.98 mcm in the calibration state of the model to 38.7 mcm in terms of 30% reduction of discharge rate in the wells. However, the increase in rainfall did not cause significant changes in the amount of groundwater inflow and outflow. The results of this study indicate that management scenarios such as preventing over-withdrawal from authorized wells and blocking unauthorized wells have more significant effects on improving the GWL than possible climatic scenarios.

    Keywords: GMS, improvement of groundwater resources, Steady flow, sustainable management, Unsteady flow
  • Alireza Zarei Ghorkhodi, Ali Shahnazari *, Fatemeh Mohammadi Pages 294-307

    Changing rainfall patterns and increasing population in Mazandaran province has caused the correct use of surface water resources in various sectors, especially agriculture is inevitable. Despite appropriate rainfall potential in Mazandaran province, there is no regular plan for the management of surface resources. While using the ab bandan, some of the problems of the water sector in this area can be solved. To evaluate this issue in the present study, the SWAT model was used in the Tajan watershed from 2000 to 2017. First, the efficiency of the model and its results were evaluated as the current situation, then the scenario was implemented without considering the ab bandans. The SUFI2 algorithm in SWAT CUP software was used to analyze the uncertainty, calibration and validation of monthly discharge and sediment at six selected stations. The performance of the model was evaluated by coefficient of determination and Nash Sutcliffe. R2 coefficient in runoff and sediment simulation was obtained in the range of 0.68_ 0.87 and 0.62 _ 0.79, respectively. Also, the NS coefficient for runoff was in the range of 0.52 _ 0.72 and sediment was in the range of 0.58 _ 0.74. The results showed that the model had a satisfactory performance in simulating discharge and sediment. The findings of the scenario show that in the absence of ab bandans, runoff discharge and sediment output will increase by 16.3% and 17.5%, which indicates the inhibition of discharge and sediment by these structures. Also, by examining this scenario, during the floods, these structures had an effective role in flood control by inhibiting 17% of runoff and 27% of sediment. Due to the capacity of ab bandans in controlling discharge and sediment, it can be planned to manage surface water resources control floods by increasing the surface area and volume of these structures.

    Keywords: Surface water, Floodwater, Scenario, Simulation
  • Ali Ghadami Firouzabadi *, Mosa Solghi, Alireza Salimi Pages 308-318

    Water shortage is one of the main problems of Hamedan province. Meanwhile, the agricultural sector is more vulnerable than other economic sectors due to its high share in water consumption. Therefore, appropriate and efficient use of this limited resource is essential. The aim of this study was to determine the productivity and economic value of water in the agricultural sector and the revenue-generating potential of this resource in the production of two major crops of wheat and barley. For this purpose, farms in Hamadan province were selected by random sampling and were studied. The required information was prepared through field measurements, completing a questionnaire and interviewing farmers. The economic value of water was calculated using the final analysis method and the Cobb–Douglas production function. The average water productivity of wheat with two sprinkler and surface irrigation systems was determined as 1.24 and 1.03, respectively, and in barley as 1.55 and 1.02 kg / m3. Wheat and barley production elasticity was estimated to be 0.139 and 0.283, respectively. these amounts indicated that if water consumption increases by an average of one percent, the average wheat and barley production will increase 0.139 and 0.283, percent respectively. The economic value of water for two crops of wheat and barley was estimated at 2043 and 3755 Rials per cubic meter, respectively. Considering the cost of 496 Rials, water extraction from underground sources, it can be said that the economic value of water in the two crops studied is much higher than the costs incurred by farmers for its extraction. Therefore, by determining the economic value of water and receiving water prices, incentives can be directed towards more efficient water allocation and increased productivity.

    Keywords: final production value, Production Function, pricing, Economic Value of Water
  • Somayeh Emami *, Javad Parsa, Hojjat Emami, Akram Abbaspour Pages 319-332

    Labyrinth weirs are considered as an appropriate choice to correct the weirs that are having difficulty in passing the maximum possible flow. For this purpose, in the present study, a new weir was introduced called the of pseudo-Cosine labyrinth weir. First, models with different widths and heights were built in FLUENT software as a virtual laboratory. The anti-corona algorithm and adaptive neuro-fuzzy inference system (ACVO-ANFIS) were used for predicting discharge coefficient. of pseudo-Cosine labyrinth weir. Validation of the proposed method was performed using Experimental data. Then, to identify the superior model and determine the parameters affecting the discharge coefficient of pseudo-cosine labyrinth weir, the combination of different dimensionless parameters was evaluated. The performance of the proposed method was evaluated with five statistics, including determination coefficient (R2), root means squared error (RMSE), mean absolute percentage error (MAPE), nash-sutcliffe (NSE), and relative root mean square error (RRMSE). The results showed that in low hydraulic heads, the discharge coefficient has its highest value. As the radius increases, the discharge coefficient increases due to the increase in the effective length of the labyrinths. At a constant H/W, with increasing weir height, the discharge coefficient increased. The results of the ACVO-ANFIS model showed that the input variables are the ratio of the radius to the weir height (R/W), the ratio of the length of the weir to weir height (L/W), and the ratio of the hydraulic head to the weir height (H/W), with error values R2=0.971, RMSE=00.9, MAPE=0.006, RRMSE=0.010, and NSE=0.977, the most effective parameters in determining the discharge coefficient of pseudo-cosine labyrinth weirs.

    Keywords: Anti-corona Algorithm, Neuro-Fuzzy Inference System, prediction, Fluent
  • Nasrin Azad, Vahid Rezaverdinejad, Javad Behmanesh *, Hosein Rezaei Pages 333-343

    Optimization of cropping pattern can be the best approach to reduce water consumption with maintaining maintain or increasing agricultural productions and consequently increase farmers' incomes. In this research, the cropping pattern of Mahabad irrigation and drainage network (with an approximation area of 12,000 ha) was determined using the PSO optimization algorithm with the objective of increasing the net benefit of the network based on the specified amount of delivered water and increasing water productivity. Optimization was done in 6 treatments of full and deficient irrigation and two strategies of deficient irrigation implementation (H1: in delivered water to the network and farm and H2: in delivered water to the network). Finally, the amount of water consumption, net benefit and economic productivity in the optimal cropping pattern were compared with the present condition. The results showed that in H1 strategy, with water consumption equal to the present condition, the amount of net benefit and economic productivity in the optimum cropping pattern increased about 16.7% compared to the current situation. In H2 strategy, productivity increased compared to the present situation in all treatments. Even by a reduction of about 40% of delivered water to the network, economic productivity increased about 37% compared to the present condition.

    Keywords: optimization, Water productivity, Net Benefit, Deficient irrigation
  • Masoud Baseri, Emad Mahjoobi * Pages 344-356
    Water balance is one of the most important issues that should be paid special attention in the discussion of water resources management and as a result of decisions and plans for water consumption in different sectors. In this paper, using remote sensing products, the conceptual model of Thomas water balance (abcd) in a basin with semi-arid climatic conditions was calculated and evaluated. First, the monthly output of IMERG satellites and the re-analysed temperature of ERA5 were compared with ground-based measurements. Evaluation results of these products using five statistical indicators including Pearson correlation coefficient (R), root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NS) and deviation coefficient (BIAS) in the Zarandeh sub-basin located in Neishabour region shows their high accuracy and correlation with observations. Then, using these products and GIS, the conceptual model of Thomas for this sub-basin was developed in MATLAB software and its performance in basin runoff simulation was investigated. Fuzzy numbers and the Monte Carlo method were also used to reduce uncertainties in model parameters. This model was optimized with two different objective functions of Nash-Sutcliffe efficiency coefficient and determination coefficient. The results show the high accuracy of the abcd water balance model using remote sensing products in the study area and well simulation of the discharge behavior.
    Keywords: ERA5, Fuzzy Numbers, IMERG, Monte Carlo, Thomas Water Balance Model
  • Seyed Kioomars Pazhoohideh, Aslan Egdernezhad *, Fariborz Abbasi Pages 357-370

    Corn is one of the most important grain crops in the world. Corn yield and production is highly dependent on water and nitrogen availability. In this study, the calibrated AquaCrop model, using data collected from a research study in Seed and Plant Improvement Institute, Iran, was used to determine the appropriate irrigation amount and nitrogen fertilizer level under field conditions during 2008-2010. In addition, irrigation-yield, fertilizer-yield and irrigation-fertilizer-yield production functions were determined in order to quantify the results. Hence, yield and water use efficiency of corn were simulated by the AquaCrop model under different irrigation amounts (at levels of 30 to 120% of water requirement) and nitrogen fertilizer treatments (at four levels of 100, 80, 60 and zero percent of fertilizer requirement). The results showed that by providing 80% of the total crop irrigation requirement, acceptable amount of yield and water use efficiency will be achieved. However, crop yield and water use efficiency were improved by increasing fertilizer application rate. Results demonstrated that, corn grain yield in W3 treatment was equal to 11, 10.8 and 10.2 ton ha-3 under 100, 80 and 60% fertilizer treatments, respectively. Also, the obtained Water use efficiency of these treatments was equal to 1.45, 1.53 and 1.36 kg m-3, respectively. In addition, a simple form of production functions for both irrigation-yield and fertilizer-yield simulation models were recommended. However, for irrigation-fertilizer-yield production function, the quadratic form was the best suited model among others.

    Keywords: crop growth model, Crop Modeling, Irrigation-fertilizer-yield Function, Quadratic model, Simple Form
  • Samira Amini, Amin Alizadeh, *, Alireza Faridhosseini, Mehdi Akbari Pages 371-386

    Although direct measurement of Silage maize yield is accurate but is difficult, time-consuming, costly despite, and not applicable in large scale. Due to these limitations, the tendency to use indirect methods has increased such as remote sensing in estimating crop yield. However, accurate estimation of crop yield through remote sensing always faces challenges such as the use of images and image parameters suitable for each region. The aim of this study was to increase the accuracy of estimating the fresh weight of Silage maize before the harvest by using Monteith Model (1972) and remote sensing. The parameters of the Monteith model were optimized such as the energy efficiency coefficient absorbed in the area, and the biomass of Silage maize was estimated using Landsat 8 satellite data and compared with the biomass measured in the field. The estimated yield with the optimized model showed a significant correlation (R2 = 0.85) with the actual yield of the fields. The results showed that the estimation error was reduced to an acceptable level (± 10%) by optimizing the parameters with the Monteith model compared with the none-optimization of the parameters. The corn dry weight estimated by the optimized model was converted to fresh weight yield and then by using the NDVI values of satellite images, after the highest NDVI value, a linear relationship with an acceptable correlation coefficient (R2= 0.81) for fresh weight estimation of fodder corn was presented in during the growing period in the study area. Overall, the yield of Silage maize can be predicted with acceptable accuracy by using NDVI results with one or two pre-harvest images (1-3 weeks before harvest) and using the obtained relationship.

    Keywords: Biomass, Monteith Model, Landsat 8 images, Silage maize, NDVI
  • Khashayar Khodashenas, Saeed Reza Khodashenas *, Nafiseh Seyyednejad Pages 387-398

    Due to the vulnerable nature of earthen dams , all factors affecting the stability of these dams should be studied. Consecutive wetting and drying of the earthen dam core is one of the important factors that can affect the physical and mechanical parameters of the dam core. These changes increase the subsequent risks such as leakage, piping and subsidence. This is especially happen in arid and semi-arid regions such as Iran. Various researches have been done in this field and some of these researches have provided suitable mathematical models for their data, but because the results of each research related to the studied soil are specific to the same study, these models can be unusable for other data. In the present study, after collecting 866 laboratory data from 23 researches, the effect of wetting and successive drying of clay dam cores on physical-mechanical parameters was investigated and multivariate mathematical relationships between physical-mechanical parameters and number of wetting and drying were investigated. This study showed that the effect of wetting and drying on mechanical parameters is very important and should be considered in the analysis of embankment dam structures.

    Keywords: Clay, cohesion, Earth Dam, Hydraulic conductivity, Water-soil characteristic curve
  • Mohamad Taghi Karbasi Maroof, HAMID REZA NASSERY *, FARSHAD ALIJANI Pages 399-412

    Dam construction is one of the most common development programs for the use of water resources, which is considered one of the most challenging topics in water resources management due to changes in the hydrological cycle. In this study, by modeling the Neyshabur aquifer using GMS software, the effects of conjunctive use of surface water and groundwater resources for drinking water supply in Neyshabur city (water intake of dam and exploitation wells) have been evaluated in different parts of the aquifer. The results show that based on the water balance prepared for the four periods of dam intake (from 2014 to 2017) and the mathematical model of the aquifer, the intensification of groundwater level drop occurred up to 1.35m in the Neyshabur aquifer. Moreover, in the case of transferring water for drinking in Neyshabur city and reducing the exploitation of drinking water wells ,reduction of drop intensity between 1.1 and 2.66 m will be observed for two scenarios, namely water transfer based on water intake and approved allocation. In addition, the intensification of groundwater level rise in the urban area will be realized by 0.25 and 0.93 m for the two mentioned scenarios, respectively. The results of research reveald, Bar dam construction has significant impact on water table fluctuations in parts of aquifer and range of impact can be well assessed and predicted by modeling.

    Keywords: Bar Dam, Conjunctive use, Groundwater modeling, GMS
  • Mohammad Hassan Rahimian *, Yousef Hasheminejhad, Farhad Dehghani, Gholamhassan Ranjbar, Mojtaba Pourmoqaddam Pages 413-420

    This study was conducted to investigate the response of salicornia persica, directly irrigated with Persian Gulf saline water in Bushehr region, to reducing its required water and to determine the relationships between applied water and dry matter. The experiment was performed in a randomized complete block design with 3 replications. The treatments included T1, T2, T3, T4, T5 and T6, with total applied water of 6700, 8800, 9600, 10000, 11800 and 14700 m3.ha-1, respectively. The results showed that the applied water has important role in the dry matter; So that in the treatments of T1 to T5 with a significant difference it applied water, no significant increase was obtained for the crop yield. The average dry matter of the treatments was relatively constant and about 3000 kg.ha-1. However, increasing the volume of applied water in T6 treatment had a positive and significant effect on dry matter and increased it to 4600 kg.ha-1. Under the mentioned field conditions, Salicornia water productivity (WP) was obtained between 0.15 to 0.44 kg.m-3. Therefore, to achieve yields of 5 tons per hectare and more, a timely and sufficient water supply system (by shortening of the irrigation cycles) will be required for the Salicornia fields. The latter conclusion confirms the positive response of Salicornia to the increase of applied water, which can well illustrate the challenge of water supply importance in Salicornia fields.

    Keywords: Applied water, halophyte, irrigation interval, Salicornia, Water requirement
  • Bahareh Mirkamandar *, Koroush Qaderi Pages 421-431

    The objective of distribution and delivery of water canal scheduling in irrigation canal networks is timely and adequate delivery of water with minimum operational stages of the head gate of supply canal in the presence of canal capacity and irrigation rotation period constraints. Poor performance of irrigation canals and its effect on decreasing of Agricultural water productivity requires attention for their improvement. Traditional approach for water delivery planning is based on personal experiences, which is not necessarily Satisfactory. The use of analytical and optimization methods could resolve some of these difficulties. Classical optimization methods are facing some limitations such as: being trapped in local optimum points, and difficulties in handling different variables. To overcome some of these limitations, new techniques which can solve complex problems could be used. This study has used the meta-optimization algorithm of PSO optimization to distribute and deliver optimal water in the irrigation network of Nesa Dam in Bam city located in Kerman province. In this research the delivery and distribution program in distribution channel branches are provided so that the various objects such as decreasing in distributor channel capacity and decreasing in time needed for complete the irrigation program optimize as a single and two objectives. In this program, first branch numbers, upper and lower limit of delivery discharge to per branch and branch coverage, gross irrigation requirement, irrigation interval and block numbers as input are defined to the model. By running the model, the best intermittent of branches in per block, minimum of distributer channel capacity and minimum irrigation duration in optimum conditions define to the model as outputs. According to the results presented the maximum flow rate is 2469 lit/s and the maximum irrigation time is 356 hours, which is reduced by 531 lit/s and 4 hours of irrigation time.

    Keywords: Optimal allocation, PSO algorithm, Irrigation network, Nessa dam
  • Behnam Namadian *, Ebrahim Asadi Pages 432-445
    The combined behavior of the overflow flow from the overflow with the outlet jet under the valve creates different conditions downstream of such structures and causes scouring downstream of these structures. To solve this problem, the overflow and the valve can be combined. And formed a centralized hydraulic system called a weir-gate, which allowed the transfer of sediment from under the valve and floating material from the spill. The geometry of the present research model in FLOW-3D software was created in a rectangular channel with a sedimentary and erodible bed state and in a non-lateral compression state. Bed materials, non-stick sand and fluid used were considered as clear water and zero channel slope. In this study, two turbulence models (LES) and model (RNG) and 3 equations of bed load transfer rate were used and after validation with laboratory data, it was observed that the numerical model data with Van Rijn relation And with LES turbulence model with coefficient of determination R2 = 0.985 and mean absolute error RMSE = 0.107 has a good fit with laboratory data. The presented results indicate that with increasing upstream depth, the maximum scour depth increases Find. Also, by increasing the height of the overflow structure in a fixed opening of the valve, the maximum scour depth increases due to the jet falling, and with increasing the opening of the valve, the height of water on the structure decreases and also the outlet jet decreases and causes Reduce scour depth. Also, with increasing the flow rate over the overflow and under the valve and the upstream water level, the maximum scouring depth increases.
    Keywords: composite structure, Flow-3D, Numerical Model, Scouring, weir-gate
  • Rahmatollah Kazeminejad, Azam Rezaee *, Ramtin Joolaie, Ali Keramatzade Pages 446-459

    The purpose of this study is to evaluate the agriculture sustainability and determine the cultivation pattern in the Caspian temperate climate by the implementation of water consumption reduction policies (price, quota and a combination of the two) based on five scenarios of economic, environmental, social, and equal and experts' opinion preferences. The required information including documentary and field data from the production cost questionnaire and face-to-face interviews with farmers were obtained in the 2019-2020 crop year. The questionnaire and interviews with experts were used to calculate the weights of sustainability criteria and sub-criteria. In order to achieve the goals of the study, Positive Mathematical Programming method and Analytic Hierarchy Process were used. Based on the average opinion of experts used in this study, economic, social and environmental weights criteria in sustainability were calculated to be 0.453, 0.232 and 0.315, respectively. Also, the cultivation pattern will change based on the implementation of water consumption reduction policies. According to the economic and environmental sub-criteria, a 30% water quota policy and according to the social sub-criteria, a 50% price increase policy will lead to agriculture sustainability and optimal water consumption at the same time. In addition, to improve the pattern of water consumption in the agricultural sector, in the city of Turkmen as a representative of the Caspian temperate climate, a policy to reduce the volume of water use by 30% is proposed by applying policies (price, quotas and a combination of the two) in all preferential scenarios except the social preference. In the social preference scenario, a 50% increase in the water price is proposed. In the other words, there is an opposition between economic and environmental sustainability and social sustainability when implementing water consumption reduction policies And there must be an exchange between them..

    Keywords: Positive Mathematical Programming, Analytical Hierarchy Process, consumption reduction policies