فهرست مطالب

آبیاری و زهکشی ایران - سال شانزدهم شماره 3 (امرداد و شهریور 1401)

مجله آبیاری و زهکشی ایران
سال شانزدهم شماره 3 (امرداد و شهریور 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/23
  • تعداد عناوین: 15
|
  • علی عبدزادگوهری*، آرش تافته، نیازعلی ابراهیمی پاک صفحات 460-471
    برآورد نیاز آبی و تعیین مقدار واقعی آب، از مهم ترین عوامل در مدیریت منابع آب کشاورزی و از الزامات هر طرح آبیاری می-باشد. پژوهش حاضر به منظور بررسی سامانه نیاز آب در تعیین مقدار واقعی آب آبیاری گیاه بادام زمینی بر اساس حل معکوس تابع تولید عملکرد در شرایط تنش آبی در دو سال زراعی 1396 و 1397 در استان گیلان انجام شد. طرح آزمایشی به صورت کرت های خرد شده و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار اجراء گردید. عامل اصلی مدیریت آبیاری شامل دیم و 40، 60 ، 80، 100 درصد تامین نیاز آبی و تیمار فرعی شامل دو رقم بادام زمینی گیل و جنوبی بود. نتایج نشان داد که بیشترین تبخیر-تعرق در تامین 100 درصد نیاز آبی در سال های 96 و 97 در رقم جنوبی ترتیب 7/446 و 1/524 میلی متر و در رقم گیل به ترتیب 5/438 و 9/521 میلی متر بود و در مقادیر اندازه گیری شده و تخمین زده شده نیاز آبیاری توسط سامانه نیاز آب، مقدار ضریب تبیین در رقم جنوبی و گیل به ترتیب 65/0 و 64/0، ریشه میانگین مربعات خطا برای رقم جنوبی و گیل به ترتیب 60/52 و 24/52 و میانگین انحراف خطا به ترتیب 53/15 و 03/15 بود. شاخص توافق و ضریب کارایی مدل در سال های 96 و 97 برای رقم جنوبی به ترتیب 95/0 و 75/0 و برای رقم گیل به ترتیب 95/0 و 76/0 بود. با توجه به نتایج و شاخص های آماری موجود، سامانه نیاز آب برآوردی منطقی از مقدار واقعی آب آبیاری در دو رقم بادام زمینی ارایه نمود.
    کلیدواژگان: آب مصرفی، تبخیر- تعرق مرجع، ضریب حساسیت، ارقام بادام زمینی
  • حسین شیبانی، امید محمدی*، علیرضا سلطانی صفحات 472-484
    در بسیاری از کشورهای توسعه یافته آبیاری سطحی با مدیریت صحیح و استفاده از روش های مناسب شرایط حاکم بر اراضی تحت آبیاری، راندمان کاربرد آب در حد آبیاری تحت فشار چه بسا بالاتر نیز بهره برداری شده است. دو عامل اصلی کاهش راندمان آبیاری، نفوذ عمقی و هدر رفت آب به صورت رواناب است. از جمله مهمترین پارامتر در بالابردن راندمان آبیاری و کاهش رواناب و نفوذ عمقی، اطلاع از شرایط حاکم بر نفوذ آب در طول زمان آبیاری است. در این پژوهش شش روش استخراج معادله نفوذ در آبیاری جویچه ای، در مزرعه لورک دانشگاه صنعتی اصفهان بررسی شده و همچنین شدت تغییرات حجم ذخیره سطحی برآورد گردید. با انجام سه تکرار و پنج عملیات آبیاری جویچه ای و همچنین آزمایش استوانه های نفوذ، اطلاعات لازم شامل شکل جویچه، پیشروی، پسروی، شدت جریان ورودی-خروجی، و همچنین تغییرات نفوذ در شرایط استغراقی ساکن جمع آوری و نتایج در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی تحلیل گردید. بررسی فرآیند نفوذ معادلات مختلف در پنج بازه زمانی مورد بررسی نشان داد که از لحاظ آماری اختلاف معناداری در سطح یک درصد در برآورد متوسط نفوذ توسط این معادلات وجود دارد، بطوری که بیشترین متوسط نفوذ مربوط به معادله موازنه حجم و کمترین آن مربوط به روش ورودی-خروجی بود. از طرف دیگر، مطابق با نتایج بدست آمده، کمترین خطاها (نزدیک به صفر) مربوط به معادلات تعدیل یافته استوانه نفوذ می باشد. در حقیقت، این معادله ها، با توجه به تعدیلی که با لحاظ متوسط فرصت نفوذ و مقدار آب نفوذیافته اندازه گیری شده در آنها صورت گرفته، برای مدت زمان انجام آزمایش ها (با متوسط فرصت نفوذ حدود یک ساعته) مقادیر بسیار نزدیکی به مقدار اندازه گیری شده در مزرعه بدست داده اند بطور کلی معادلات با ساختار توانی چندجمله ای مقدار نفوذ را بیشتر از معادلات با ساختار توانی برآورد کردند. نتایج این پژوهش نشان داد که انجام آزمایش های مزرعه ای نفوذ بایستی متناظر با شرایط کاربردی باشد.
    کلیدواژگان: آبیاری جویچه ای، تغییرات حجم ذخیره سطحی، معادلات نفوذ
  • مصطفی گودرزی* صفحات 485-498

    با توجه به رشد روز افزون جمعیت و محدودیت منابع موجود رسیدن به الگوی کشت مناسب که از آن بتوان حداکثر بهره‏برداری را از عوامل و نهاده‏های تولید به ویژه عامل محدود کننده آب بدست آورد، ضرورتی انکارناپذیر است. هدف از این تحقیق رتبه‏بندی محصولات قابل کشت در دشت فراهان با استفاده از معیارهای چندگانه و روش تحلیل سلسله مراتبی بود. بدین منظور با استفاده از روش AHP محصولات قابل کشت بر اساس چهار شاخص آب، غذا، انرژی و سود اقتصادی و نیز ترکیب این چهار شاخص رتبه‏بندی شدند. نتایج تحلیل AHP نشان داد که معیارسود اقتصادی با وزن 35/0 و بعد از آن آب مصرفی با وزن 31/0 مهمترین عوامل در اولویت‏بندی محصولات قابل کشت در دشت فراهان می‏باشند. مقدار نسبت توافق در تمامی معیارها و زیرمعیارها کمتر از 1/0 بود که نشان دهنده سطح توافق قابل قبول در تحلیل ها می باشد. نتایج بدست آمده نشان داد بر اساس معیار آب مصرفی به ترتیب سه محصول زعفران، زیره و کاملینا، بر اساس معیار کالری تولیدی به ترتیب سه محصول سورگوم علوفه‏ای، سیب زمینی و ذرت علوفه‏ای، بر اساس انرژی مصرفی به ترتیب سه محصول سورگوم علوفه‏ای، ذرت علوفه‏ای و انگور و بر اساس سود اقتصادی اسطوخودوس، آویشن و گل‏گاوزبان اولویت اول کشت در سطح منطقه می‏باشند. نتایج نشان داد، الگوی کشت فعلی در منطقه مورد مطالعه الگوی کشت قابل قبولی نمی‏باشد و اصلاح الگوی کشت براساس معیارهای چندگانه و اولویت بندی کشت محصولات بر اساس این معیارها بایستی در دستور کار مدیران بخش اجرا قرار گیرد. اولویت‏بندی کشت محصولات بر اساس معیارهای چهارگانه ذکر شده دvاین تحقیق زمینه را برای اجرای تدریجی الگوی کشت بهینه در سطح دشت‏ها فراهم می‏نماید. لذا، با توجه به نتایج بدست آمده در این تحقیق، پیشنهاد می‏گردد که از روش‏های تصمیم‏گیری چند معیاره برای اولویت‏بندی محصولات قابل کشت و انتخاب الگوی کشت بهینه استفاده گردد.

    کلیدواژگان: الگوی کشت، نیاز آبی، غذا، انرژی، سود اقتصادی
  • حدیثه رحیمی خوب*، تیمور سهرابی، مجتبی دلشاد صفحات 499-511
    برآورد دقیق تبخیر-تعرق گیاه مرجع (ETo) یکی از عوامل مهم در مدیریت و برنامه ریزی آبیاری در بخش کشاورزی است. استفاده از روش استاندارد فایو-پنمن-مانتیت برای تخمین ETo، مشروط به در دسترس بودن پارامترهای اقلیمی شامل دما، رطوبت، تابش، سرعت باد و هم-چنین فراهم بودن فرضیات ذکر شده در نشریه فایو 56 است. در بعضی مناطق یا در کشت های کنترل شده گلخانه، اغلب دسترسی به تمام پارامترهای اقلیمی و یا برآوردن فرضیات روش فایو-پنمن-مانتیت امکان پذیر نیست. بنابراین، بهره گیری از روش هایی که با پارامترهای کمتری بتواند تخمین دقیقی از ETo ارایه نماید، ارجح است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی عملکرد دو روش شبکه های عصبی مصنوعی (ANNs) و سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی (ANFIS) برای برآورد ETo در گلخانه تحقیقاتی واقع در دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران انجام شد. بر اساس پارامترهای اقلیمی اندازه گیری شده در داخل گلخانه، ترکیب های مختلفی ایجاد و شاخص های ارزیابی برای هر روش و سناریو محاسبه گردیدند. بهترین ساختار شبکه عصبی برای سناریو 4 (ورودی های تابش، دما، رطوبت) با 7 نورون در لایه میانی و الگوریتم آموزش تنظیم بیزی به دست آمد. طراحی شبکه های ANFIS با توابع عضویت های مختلف انجام شد. نتایج نشان داد، تفاوت قابل ملاحظه ای بین دقت مدل سازی ETo در روش ANFIS تحت سناریوهای مختلف وجود ندارد. به عبارت دیگر در این روش، حتی با داده های دما و رطوبت نیز می توان با دقت بالایی ETo در داخل گلخانه را شبیه سازی نمود. مقایسه شاخص های ارزیابی بین مدل های ANFIS و ANNs نشان داد، مدل ANFIS عملکرد بهتری نسبت به روش ANNs دارد. به طوری که شاخص جذر میانگین مربعات خطای نسبی (RRMSE)، برای سناریوهای 1 تا 4 در مدل ANFIS به ترتیب برابر با 41/1، 80/0، 06/1 و 01/1 درصد و در مدل ANNs برابر با 70/12، 23/2، 12/2 و 10/2 درصد بود.
    کلیدواژگان: تبخیر-تعرق گیاه مرجع، شبکه های عصبی مصنوعی، سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی
  • شیوا قلی زاده سرابی*، کامران داوری، بیژن قهرمان، مجتبی شفیعی صفحات 512-536

    مدیریت پایدار منابع آبی دشوارترین چالشی ست که جوامع انسانی با آن رویاروی اند و بهبود درک برهمکنش های پیچیده در سیستم های پیوسته انسان آب، در تحقق آن بسیار مورد توجه است. در دهه اخیر، مدل سازی های هیدرولوژیکی اجتماعی از پرکاربردترین روش ها در توصیف برهمکنش ها و هم تکاملی سیستم های انسانی هیدرولوژیکی می باشند. در این مطالعه، که اولین کوشش به منظور تدوین چارچوبی مفهومی برای مدل سازی هیدرولوژیکی اجتماعی با هدف درک سیستم های پیوسته انسان آب در ایران است، پس از توسعه چارچوب مفهومی، به کارگیری آن مبتنی بر رویکرد پویایی سیستم کیفی در حوضه مشهد نشان داده شده است. در چارچوب پیشنهادی اثر تصمیمات مدیریتی بر سیستم طبیعی در قالب متغیر واکنش رفتاری و متاثر از حساسیت اجتماعی تعریف شده است. طبق نتایج، هم اکنون آرکتایپ های اصلاحات ناموفق، محدودیت رشد و موفقیت برای موفق در حوضه مشهد حاکم می باشند. در واقع واکنش رفتاری متاثر از تقاضای آب، منجر به تصمیمات مدیریتی با هدف رشد اقتصادی سودجویانه و بی توجه به محدودیت های سیستم طبیعی شده است. بدین ترتیب بهره برداری افسارگسیخته از منابع آبی بی توجه به نرخ تجدیدپذیری صورت گرفته و حساسیت اجتماعی با هدف حفظ پایداری سیستم آبی، نقشی در تصمیمات مدیریتی نداشته است. مادامی که نقش سایر سطوح اجتماعی حساس به آب در واکنش رفتاری نادیده گرفته شود، حلقه حساسیت اجتماعی به عنوان متعادل کننده ارتباط سیستم های طبیعی انسانی، همواره مفقود و معلول ا ست.

    کلیدواژگان: پویایی سیستم کیفی، چارچوب مفهومی، حساسیت اجتماعی، سیستم پیوسته انسان آب، هیدرولوژی اجتماعی
  • سید ایمان ساعدی*، تروی پیترز صفحات 537-549

    تلفات تبخیر و بادبردگی (WDEL) در سامانه های آبیاری بارانی عاملی است که دریافت آب در نقاط مختلف مزرعه را دستخوش تغییر می کند و باعث کاهش یکنواختی پاشش می گردد. لذا پیش بینی این تلفات می تواند نقش مهمی در بهبود عملکرد آنها ایفا نماید. در این پژوهش از شبکه های عصبی مصنوعی برای برآورد ساعتی راندمان دبی آب پاش (SDE) استفاده شده است که این پارامتر، خود وابسته به تلفات بادبردگی و تبخیر است. پارامترهای موثر در برآورد WDEL که به عنوان ورودی شبکه عصبی مدنظر قرارگرفت با محاسبه ضرایب همبستگی رتبه بندی اسپرمن انتخاب شدند. بر این اساس، سرعت باد، دما، رطوبت نسبی و تبخیر- تعرق مرجع به عنوان ورودی و SDE به عنوان خروجی مدل مدنظر قرارگرفت. ارزیابی عملکرد مدل شبکه عصبی ایجاد شده با استفاده از 1024 داده بدست آمده توسط ساختار نواری برآورد WDEL صورت گرفت. مدل شبکه عصبی پیشنهادی که یک مدل 1-16-19-4 با تابع آموزش مبتنی بر تنظیم بیزین است پس از بررسی 3780 مدل متفاوت انتخاب گردید. نتایج نشان داد که مدل توسعه داده شده می تواند با دقت بالایی مقادیر ساعتی SDE را برآورد کند (19/1 =MAPE، 6/1 % =RMSE، 84/0= R) و به عنوان یک روش قابل اتکاء در ارزیابی عملکرد سامانه های آبیاری بارانی استفاده شود.

    کلیدواژگان: آبیاری بارانی، تلفات بادبردگی و تبخیر، شبکه عصبی، یکنواختی
  • جعفر نیکبخت*، فاطمه محمدی، طاهر برزگر صفحات 550-562
    در مناطق خشک و نیمه خشک با منابع آب محدود، استفاده از هر روشی که باعث افزایش عملکرد گیاه با کاربرد مقدار معین آب گردد به عنوان یک راه کار مدیریتی موثر در افزایش بهره وری آب خواهد بود. هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر آب مغناطیسی و مالچ پلاستیکی شفاف بر عملکرد و بهره وری آب در لوبیا سبز رقم الموت بود. تحقیق بر پایه آزمایش کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار از خرداد تا مهرماه سال 1397 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه زنجان انجام گرفت. عامل اصلی آزمایش، عبور و عدم عبور آب آبیاری از میدان مغناطیسی و عامل فرعی کاربرد و عدم کاربرد مالچ پلاستیکی بود. جهت ایجاد میدان مغناطیسی، از سیم لوله و مبدل برق متناوب به ثابت استفاده شد. نیاز آبی گیاه با استفاده از داده های به هنگام پارامترهای هواشناسی ایستگاه سینوپتیک زنجان و روش فایو-پنمن-مانتیث تعیین شد. بر اساس نتایج، بیش ترین افزایش میانگین محتوی کلروفیل برگ، میانگین سطح برگ، میانگین طول غلاف، میانگین تعداد غلاف در بوته، میانگین عملکرد گیاه و میانگین بهره وری آب در شرایط استفاده توام از مالچ پلاستیکی شفاف و آب مغناطیسی حاصل شد که نسبت به تیمار شاهد به ترتیب 2/33، 5/13، 4/19، 52، 8/40 و 8/40 درصد بیش تر بود. میانگین درصد نسبی آب برگ در تیمار مالچ پلاستیکی 5/6 درصد بیش تر از تیمار بدون مالچ و در تیمار آب مغناطیسی 8/6 درصد بیش تر از تیمار آب غیرمغناطیسی بود (افزایش معنی دار). با توجه به نتایج پژوهش، استفاده توام از مالچ پلاستیکی و آب مغناطیسی در کشت گیاهان در منطقه زنجان پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: حفظ رطوبت خاک، آبیاری قطره ای-نواری، مدیریت آب آبیاری
  • مرضیه صمدی فروشانی، محمدجواد کیهان پور، سید حبیب موسوی جهرمی* صفحات 563-579
    همبست آب، غذا و انرژی چارچوبی برای ایجاد یک نظام حکمرانی است که هدف آن، تسهیل مشارکت بین بخشی و تقویت سیاست های منسجم برای مدیریت پایدار منابع است. بر این مبنا پژوهش حاضر به تحلیل ساختار حکمرانی آب ایران متمرکز بر همبست آب-غذا-انرژی و ارزیابی توزیع قدرت نهادهای مسیول و همکار در برنامه ششم توسعه اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی کشور می پردازد. برای این منظور شبکه همکاری بر مبنای تکالیف قانونی نهادها و سازمان های موظف در محورهای برنامه توسعه بررسی گردید. بطور کلی بررسی قوانین برنامه توسعه نشان می دهد توجه به همبست آب-غذا-انرژی در ساختار حکمرانی آب مورد غفلت واقع شده است و درک واقع بینانه تضادهای بین بخشی و پیش بینی مکانیزم های حل مناقشه نیازمند توجه جدی در برنامه های توسعه آتی است. در ادامه بر اساس 32 نهاد مکلف و 70 وظیفه قانونی، با در نظر گرفتن تعداد دفعات همکاری، ماتریس شبکه همکاری تشکیل و در نرم افزار Ucinet و NetDraw بر مبنای شاخص های مرکزیت درجه، مرکزیت بینابینی، تراکم، فاصله ژیودزیک و نقاط برش تجزیه و تحلیل شد. یافته ها حاکی از عدم توازن توزیع قدرت در شبکه و تمرکز قدرت در وزارت نیرو در ساختار حکمرانی کنونی است. بر این اساس تقویت جایگاه قدرت وزارت جهادکشاورزی در راستای سیاست های مدیریت تقاضای آب و تقویت رابطه قانونی نهادهای تامین منابع مالی قوانین توسعه منابع آب و بهبود جایگاه بخش خصوصی مورد تاکید است. همچنین تقویت نقش نهادهای نظارت و بازرسی در راستای افزایش شفافیت و پاسخگویی، تقویت رابطه قانونی دانشگاه ها و نظام فناوری و نوآوری ملی در راستای پشتیبانی از اقتصاد دانش بنیان، توسعه مشارکت جوامع محلی و سازمان های مردم نهاد در مدار قدرت تصمیم گیری از دیگر نقاط قابل توسعه ساختار حکمرانی آب کشور است.
    کلیدواژگان: حکمرانی آب، همبست آب-غذا-انرژی (WFE NEXUS)، تحلیل شبکه های اجتماعی (SNA)
  • آتنا حاضری، رسول قبادیان*، محمدمهدی حیدری صفحات 580-595

    تحقیق حاضر روی تاثیرخاصیت ویسکو الاستیک بر طراحی بهینه سیستم آبیاری تحت فشار با در نظر گرفتن ملاحظات ضربه قوچ تمرکز دارد. بدین منظور سه مدل بهینه ساز، شبیه ساز جریان ماندگار و محاسبه گر ضربه قوچ کد نویسی و در قالب یک مدل کامپیوتری به همدیگر جفت شدند. در مدل بهینه ساز جمعیت اولیه از قطرهای موجود ایجاد می شود. سپس برای هر عضو این جمعیت درمدل شبیه سازی جریان ماندگار مقادیر فشاردر گره ها و سرعت در لوله ها محاسبه می شود. این مقادیر به عنوان شرط اولیه به مدل ضربه قوچ ارسال می شود. در مدل شبیه ساز جریان غیر ماندگار با اعمال ضربه قوچ بر روی سیستم حداکثر اضافه فشار در هر گره محاسبه و نتایج به مدل بهینه ساز ارسال می گردد. در این تحقیق برای بهینه یابی قطر لوله های سیستم همچنین نوع و تعداد پمپ بهینه ایستگاه پمپاژ، تابع هدف به صورت کمینه نمودن مجموع هزینه های جاری و ثابت در طول عمر مفید پروژه ضمن رعایت محددیت های سرعت و فشار در نظر گرفته شده است. مقدار تابع هدف با رعایت قیود برای هر عضو جمعیت اولیه محاسبه می شود و برای تمام اعضا سازگاری نسبی بدست می آید. با اعمال عملیات جهش، تقاطع، جایگزینی با رویکرد نخبه گرایی نهایتا نسل بعدی محاسبه می شود و مراحل مذکور تا رسیدن به شرط توقف محاسبات و تعیین جواب بهینه تکرار می گردد. صحت سنجی مدل شبیه سازی جریان غیر ماندگار درلوله های ویسکو- الاستیک با استفاده از داده های اندازه گیری شده در کالج سلطنتی لندن و در نظر گرفتن تعداد سه المان کلوین - ویت و زمان های تاخیر 05/0 ، 5/1 و 5 ثانیه برای این سه المان انجام شده است. نتایج نشان داد برای سرعت انتشار امواج فشاری 390 متر بر ثانیه نوسانات فشار اندازه گیری شده با محاسباتی تطابق مناسبی دارند.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، خاصیت ویسکوالاستیک، شبکه آبیاری تحت فشار، ضربه قوچ
  • مصطفی اکبرپور بازرگانی، ابراهیم امیری*، مجید عاشوری صفحات 596-608

    تشخیص بلندمدت کیفیت و کمیت آب رودخانه ها برای بررسی تغییرات به وقوع پیوسته در گذشته و پیش بینی آینده از اهمیت شایانی برخوردار است. از همین رو، هدف از انجام این پژوهش بررسی تغییرات کیفی و کمی آب رودخانه پلرود استان گیلان با استفاده از روش های گرافیکی و تحلیل آماری بود. در این تحقیق، از داده های ثبت شده متغیرهای کیفیت آب در ایستگاه هیدرومتری پلرود از سال 1378 تا 1397 استفاده شد, از نمودار شولر برای بررسی شرب، ویلکوکس برای کشاورزی، پایپر برای بررسی تیپ آب و همچنین روش من کندال برای بررسی سری زمانی و آزمون همبستگی پیرسون برای بررسی روابط میان پارامترهای استفاده شد. براساس نتایج به دست آمده از نمودار شولر کیفیت آب رودخانه پلرود از لحاظ شرب در بازه زمانی بیست ساله و برای فصول بهار، تابستان، پاییز و زمستان در یک وضعیت مناسب قرار گرفته است. نتایج نمودار ویلکوکس که کیفیت آب رودخانه از لحاظ کشاورزی در یک وضعیت خوب و مناسب و نتایج نمودار پایپر نشان از تیپ آب و رخساره آن در رودخانه پلرود از نوع بی کربناته کلیسک است. همچنین مطابق آزمون من کندال روند خطی افزایشی در دبی سالانه رودخانه وجود دارد. نتایج تحلیل آماری کیفی پارامترهای مورد بررسی در این پژوهش در بازه زمانی سال 1378 تا سال 1397 نشان داد که در فصل تابستان پارامترهای مورد سنجش از مقادیر بالایی نسبت به سایر فصول برخوردار هستند به گونه ای که بالاترین میانگین حسابی برای شاخص EC در این فصل برابر با 85/290، شاخص TDS برابر با 3/246، شاخص PH برابر با 65/7 بود. همچنین در بررسی دبی مشخص گردید که بالاترین مقدار دبی مربوط به فصل بهار با میزان m3/s 82/30 و کمترین آن در فصل تابستان با مقدار m3/s 73/10 است. نتایج آزمون پیرسون نشان داد که بین هدایت الکتریکی و کل مواد جامد محلول در آب رابطه مستقیم و معنی دار وجود دارد.

    کلیدواژگان: استان گیلان، تحلیل آماری، کیفیت آب، رودخانه، منابع آب
  • رضا سعیدی* صفحات 609-623
    برآورد صحیح ضریب تنش تبخیر-تعرق گیاه (Ks)، باعث تخمین دقیق تبخیر-تعرق در شرایط تنش آبی می شود. در این پژوهش گیاه ذرت در مینی لایسیمتر کشت و مقدار تبخیر-تعرق روزانه آن اندازه گیری شد. آزمایش در قالب طرح پایه کاملا تصادفی انجام شد. تنش آبی از طریق تخلیه آب خاک در سطوح (I1) 55%، (I2) 65%، (I3) 75% و (I4) 85% کل آب دردسترس خاک، اعمال شد. در تیمار شاهد (I0)، میزان آب خاک در حد سهل الوصول نگه داشته شد. حد آب سهل الوصول یک بار به طور ثابت در کل دوره رشد درنظر گرفته شد و میزان آن برابر با تخلیه %40 از کل آب دردسترس خاک (بر اساس نتایج پژوهش های گذشته) تعریف شد. بار دیگر حد آب سهل الوصول به طور جداگانه در مراحل اولیه، توسعه، میانی و پایانی رشد ذرت برآورد شد. در لحظه افزایش مقاومت روزنه ای برگ های ذرت در اثر تنش آبی، میزان رطوبت خاک اندازه گیری شد. سپس حد آب سهل الوصول در مراحل رشد مذکور، به ترتیب برابر با %45، %65، 60% و %70 برآورد شد. از این رو، ضریب Ks یک بار به صورت متغیر (در چهار مرحله رشد) و یک بار به طور ثابت در کل دوره رشد ذرت برآورد شد. مقادیر تبخیر-تعرق ذرت تحت تنش آبی، بر اساس ضرب مقدار تبخیر-تعرق تیمار شاهد در ضریب Ks محاسبه شد. سپس مقادیر واقعی و تخمینی تبخیر-تعرق ذرت در شرایط تنش آبی، باهم مقایسه شد. نتایج نشان داد که استفاده از ضریب Ks ثابت برای تخمین مقدار تبخیر-تعرق ذرت در مراحل مختلف رشد، موفقیت آمیز نبود. اما با کاربرد ضریب Ks متغیر، حساسیت گیاه ذرت به تنش آبی در مراحل مختلف رشد، در نظر گرفته شد. از این رو برآورد مناسب تری از مقدار تبخیر-تعرق ذرت در شرایط تنش آبی انجام شد. درنتیجه برای تعیین میزان تبخیر-تعرق ذرت در شرایط مدیریت کم آبیاری، باید ضرایب Ks جداگانه در مراحل مختلف رشد در نظر گرفته شود.
    کلیدواژگان: تنش آبی، حساسیت مرحله رشد، ضریب تنش، مقاومت روزنه ای
  • طاها معارفی، حامد ابراهیمیان*، حسین دهقانی سانیج، محمد شریفی، رضا دلباز صفحات 624-638
    در سال های اخیر افزایش جمعیت و تقاضای مواد غذایی منجر به استفاده بیشتر از منابع آب، سوخت های فسیلی و نهاده های شیمیایی در کشاورزی شده است و به دنبال آن مسایل زیست محیطی زیادی را ایجاد نمود. در این پژوهش، میزان بارهای محیطی و تاثیرات زیست محیطی کشاورزی در حوضه دریاچه ارومیه به وسیله ارزیابی چرخه زندگی محصولات مختلف (گندم، چغندرقند، گوجه فرنگی و ذرت) تعیین شد. این تحقیق روی 17 مزرعه در نقاط مختلف اطراف دریاچه ارومیه انجام شد که انتخاب مزارع به نحوی بوده که معرف محصولات غالب کشت منطقه و همچنین سامانه های آبیاری مورد استفاده در منطقه باشند. داده های مورد استفاده در این تحقیق به روش های اندازه گیری میدانی، پرسشنامه، مصاحبه با کشاورزان و کارشناسان و استفاده از پایگاه داده اکواینوینت جمع آوری و ارزیابی داده ها مبتنی بر محاسبات ارزیابی چرخه زندگی و توسط نرم افزار سیماپرو صورت گرفت. نتایج نشان داد در مجموع بیشترین سهم در مصرف انرژی برای مصارف سوخت دیزل و نیتروژن بود و سامانه آبیاری سطحی مصرف انرژی بیشتری نسبت آبیاری تحت فشار داشتند. در بین مزارع موردمطالعه، به طور متوسط آبیاری کرتی و نواری پایین ترین مقدار بهره وری انرژی (53/0 کیلوگرم بر مگا ژول) و آبیاری قطره ای بالاترین مقدار (2/1 کیلوگرم بر مگا ژول) را به خود اختصاص دادند. همچنین نتایج نشان داد که در تمام مزارع سهم انرژی تجدیدناپذیر (76 درصد) از انرژی تجدیدپذیر (24 درصد) بیشتر بود. انتشار مستقیم از مزارع بیشترین تاثیر بر تخریب محیط زیست را داشت.
    کلیدواژگان: سیماپرو، انرژی، محیط زیست، آبیاری سطحی، آبیاری قطره ای
  • عباس خاشعی سیوکی*، علی شهیدی، محمد ناظری تهرودی، یوسف رمضانی صفحات 639-656

    هدف از مطالعه حاضر، تحلیل همبستگی و شبیه سازی مقادیر تبخیرتعرق گیاه مرجع ایستگاه های هواشناسی موجود در کویر لوت (بم، بیرجند و طبس) در دوره آماری 1984 تا 2019 با استفاده از مفصل های رایج و سرعت باد متناظر در مقیاس ماهانه می باشد. با بررسی همبستگی جفت متغیر سرعت باد و تبخیرتعرق گیاه مرجع در ایستگاه های بم، بیرجند و طبس، به ترتیب همبستگی 7/0، 76/0 و 80/0 حاصل شد. با بررسی ساختار مفصل های دو بعدی و چگالی شرطی آن ها بر اساس معیارهای مختلف، مفصل گالامبوس به عنوان مفصل مناسب تر برای تمامی ایستگاه های مورد بررسی انتخاب گردید. با انتخاب توزیع حاشیه ای و مفصل برتر، تحلیل فراوانی، دوره بازگشت توام و شبیه سازی مبتنی بر مفصل ارایه گردید. با ارایه نمودارهای هم احتمال، احتمالات توام سرعت باد و تبخیرتعرق در هر ایستگاه به صورت هم زمان به صورت نمودارهای تیپ ارایه شد که می تواند اطلاعات بسیار مفیدی را در ارتباط با رفتار احتمالاتی داده های مورد بررسی ارایه دهد. در نهایت شبیه سازی تبخیرتعرق گیاه مرجع با استفاده از مدل مبتنی بر مفصل و مقادیر سرعت باد صورت گرفت. نتایج شبیه سازی مقادیر یاد شده نشان از مناسب بودن میزان همبستگی جفت متغیرها بود. دقت، کارایی و میزان خطای ناشی از شبیه سازی مقادیر تبخیرتعرق گیاه مرجع با استفاده از آزمون های آماری مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. شبیه سازی موفقیت آمیز پارامتر یاد شده در واقع دلیلی بر انتخاب دقیق ساختار مفصل می باشد. که نتیجه آن میزان خطای حداکثر 10/0 میلی متر در روز و کارایی 98 درصد برای تمامی ایستگاه ها بود. با اجرای این الگوریتم در شبیه سازی مقادیر تبخیرتعرق گیاه مرجع و ارایه رابطه تخمین آن در منطقه مور مطالعه می توان به راحتی مقدار تبخیر گیاه مرجع را با داده های هواشناسی موجود و فارغ از پیچیدگی های محاسباتی فراوان، شبیه سازی کرد.

    کلیدواژگان: تابع مفصل، توزیع حاشیه ای، چگالی شرطی، گالامبوس
  • علیرضا زارعی قورخودی، علی شاهنظری*، پرشان داداشی صفحات 657-669
    محدودیت منابع آب و افزایش نیاز به آن در بخش کشاورزی سبب شده تا استفاده از راهکارهای افزایش بهره وری فیزیکی و بهبود بهره وری اقتصادی آب در بخش کشاورزی اجتناب ناپذیر باشند. در این راستا شاخص های بهره وری آب به عنوان یکی از مولفه های اصلی در حوزه برنامه ریزی ملی می توانند موردتوجه قرار گیرند. در این پژوهش، بهره وری اقتصادی و فیزیکی با استفاده از شاخص بهره وری فیزیکی آب (CPD)، شاخص ارزش ناخالص یا درآمد به ازای هر واحد حجم آب (BDP) و شاخص ارزش خالص به ازای هر واحد حجم آب (NBPD) برای اراضی تحت کشت مرکبات و شالیزاری در غرب و مرکز استان مازندران که به صورت نوین (آبیاری قطره ای و کم فشار) آبیاری می شوند، محاسبه شد. روش مورد استفاده در پژوهش حاضر بر اساس برداشت های میدانی و شامل برآورد عملکرد، میزان آب مصرفی، هزینه های خالص و ناخالص می باشد. منطقه مورد مطالعه واقع در استان مازندران، به چهار دشت شامل رامسر - چالوس، نور - نوشهر، آمل - بابل و قایم شهر - جویبار تقسیم شد. نتایج این پژوهش نشان داد که میانگین بهره وری اقتصادی و فیزیکی در اراضی تحت کشت مرکبات و شالیزاری به ترتیب برای شاخص CPD، 8/5 و 76/0 کیلوگرم بر مترمکعب در هر هکتار، برای شاخص BPD، 261 و 175 هزار ریال بر مترمکعب در هر هکتار برای شاخص NBPD، 209 و 127 هزار ریال بر مترمکعب در هر هکتار می باشد. لذا اراضی تحت کشت مرکبات و شالیزاری ناحیه نور - نوشهر و رامسر - چالوس بهترین عملکرد را ازنظر بهره وری اقتصاد شاخص NBPD و ناحیه نور- نوشهر و آمل- بابل بهترین عملکرد را ازنظر شاخص CPD داشته اند. . همچنین، ایجاد زیرساخت های لازم جهت تعویض ماشین آلات ازکارافتاده و سیاست های تشویقی و تنبیهی نیز می‎تواند راهکار موثری برای افزایش بهره وری آب باشد.
    کلیدواژگان: آب مجازی، عملکرد، سود خالص و ناخالص، رتبه&rlm، بندی تجمیعی
  • آمنه میان آبادی*، خسرو سالاری، یاور پورمحمد صفحات 670-684

    کاهش قابل ملاحظه حجم آب دو تالاب مهم هامون و جازموریان در منطقه خشک جنوب شرق کشور تبعات اقتصادی، اجتماعی و محیط‎زیستی متعددی را به دنبال داشته است. با اینکه کاهش آب این دو تالاب تحت تاثیر عوامل اقلیمی و انسانی است، اما اغلب تغییرات اقلیمی به ویژه کاهش بارش به عنوان عامل اصلی در نظر گرفته می‎شود. بنابراین در این مطالعه، روند تغییرات بارش در منطقه جنوب شرق کشور با استفاده از محصول ماهواره‎ای CHIRPS مورد بررسی قرار گرفت. برای ارزیابی دقت CHIRPS در مقایسه با داده‎های بارش ایستگاه‎ها ازشاخص‎های طبقه بندی آماری شامل احتمال آشکارسازی (POD)، نرخ هشدار اشتباه (FAR) و شاخص آستانه موفقیت (CSI) و معیارهای خطاسنجی شامل ضریب تبیین (R2)، ضریب همبستگی پیرسون (PCC)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین خطاها (ME) در سه مقیاس زمانی روزانه، ماهانه و سالانه استفاده شد. نتایج نشان داد که این محصول در ردیابی تعداد روزهای بارانی و غیربارانی از دقت مناسبی برخوردار نیست (POD و CSI کمتر از 2/0 و FAR بیشتر از 6/0). این محصول تخمین دقیقی از بارش روزانه ارایه نمی‎کند (R2 کمتر از 2/0 و PCC کمتر از 4/0)، اما در مقیاس ماهانه و سالانه از دقت نسبتا مناسبی برخوردار است (R2 بیشتر از 6/0 و PCC بیشتر از 8/0). بررسی روند بارش در منطقه جنوب شرق کشور نشان داد که به طور کلی مقدار بارش در مقیاس ماهانه، فصلی و سالانه در 40 سال گذشته افزایشی بوده است و یا در صورت کاهشی بودن، کاهش آن معنی دار نبوده است. بر این اساس کاهش سطح آب تالاب‎ها نمی‎تواند تنها ناشی از تغییرات بارش باشد و باید نقش سایر عوامل و به‎ویژه فعالیت‎های انسانی را نیز در نظر گرفت.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، خشکسالی، بارش، CHIRPS
|
  • Ali Abdzad Gohari *, Arash Tafteh, Niazali Ebrahimipak Pages 460-471
    Estimating water requirement and determining the actual amount of water is one of the most important factors in the management of agricultural water resources and one of the requirements of any irrigation project. The present study was conducted to investigate the water requirement system in determining the actual amount of peanut irrigation water based on the inverse solution of yield function under water stress in two crop years 2017 and 2018 in Guilan province. The experimental design was performed in the form of split plots in a randomized complete block design with three replications. The main factor of irrigation management included rainfed and 40, 60, 80, 100% Water requirement supply and sub treatment included two cultivars of peanut Guil and Jonobi. The results showed that the highest evapotranspiration in supplying 100% of water requirement in 2017 and 2018 was 446.7 and 524.1 mm in the Jonobi cultivar and 438.5 and 521.9 mm in the Guil cultivar, respectively. in the measured and estimated values of irrigation need by the water requirement system, the values of the coefficient of determination in the Jonobi and Guil cultivars are 0.65 and 0.64 respectively, and the root mean square error for Jonobi and Guil cultivars were 52.60 and 52.24, respectively, and the mean error deviation was 15.53 and 15.03, respectively. The agreement Wilmot index and efficiency coefficient of the model in 2017 and 2018 were 0.95 and 0.75 for the Jonobi cultivar and 0.95 and 0.76 for the Guil cultivar, respectively. According to the available results and statistical indicators, the water demand system provided a reasonable estimate of the actual amount of irrigation water in two peanut cultivars.
    Keywords: evapotranspiration, Peanut cultivars, Sensitivity coefficient, Water use
  • Hosein Sheibbani, Omid Mohamadi *, Alireza Soltani Toudeshki Pages 472-484
    In this study, six extracting method of infiltration equation in furrow in Lavark field of Isfahan University of technology was performed and the rate of surface storage change has been calculated. . Information were collected, among three replications and five furrow irrigation event, double ring test, include cross-section, advance, recession, inflow and outflow rates, in addition to infiltration changes in submerged static condition and hydraulic conductivity of soil. The results were analyzed using a randomized complete block design. the study of infiltration process related to the various equations showed that there is high statistically significant difference at level of one percent in estimation of average infiltration in different time intervals of five using these equations. The most infilteration rate is related to volume balance equation and the least value was observed in input-output method results.On the other hand,According to result,the errors least(nearly zero) related to modified double ring equation.In fact, this equations,according to modified with the measured amount of water infiltration and the average infiltration time taken them, For the duration of the tests (average time of about one hour influence) is very near the measured values have been obtained on the farm. Generally, the equations with polynomial-power function estimated greater infiltration rate than simple power equations. This study showed that it is necessary to operate the farm experimentals corresponding with the applicational conditions of farm.
    Keywords: Furrow irrigation, Infiltration equations, rate of surface storage
  • Mustafa Goodarzi * Pages 485-498

    Due to the increasing population growthand limited resources available, achieving a suitable cropping pattern from which maximum utilization of production factors and inputs, especially water as a limiting factor, can be obtained, is an undeniable necessity. The aim of this study was to rank arable crops in the Farahan plain using multiple criteria and analytic hierarchy process. Forthis purpose using AHP method cultivable crops were ranked based on four indices of water, food, energy and economic profit and also the combination of these four indices. The results of AHP analysis showed that the economic profit criteria with a weight of 0.35 and then water consumption with a weight of 0.31 are the most important factors in prioritizing arable crops in the Farahan plain. The value of consistency ratio in all criteria and sub-criteria was less than 0.1, which indicates the acceptable level of agreement in the analysis. The results showed that the first priority of cultivation in the region based on water consumption criteria, were saffron, cumin and camelina, basedon calorie production, were forage sorghum, potato and corn, based on energy consumption were, forage sorghum, forage corn and grapes and based on the economic benefits were, lavender, thyme and borage, respectively. The results showed that the current cropping pattern in the study area is not an acceptable cropping pattern and optimizing the cropping pattern based on the multiple criteria and prioritizing crop cultivation based on these criteria should be on the agenda of managers and decision makers. Prioritization of crops cultivation based on the fourcriteria mentioned in this study provides the foundation for the gradual implementation of the optimal cropping pattern in the plains. Therefore, according to the results obtained in this study, it is suggested to use multi criteria decision-making methods to prioritize arable cropsand select the optimumcropping pattern.

    Keywords: cropping pattern, Water requirement, food, Energy, Economic Profit
  • Hadisseh Rahimikhoob *, Teymour Sohrabi, Mojtaba Delshad Pages 499-511
    One of the important factors for agricultural irrigation management and planning is accurate estimation of reference evapotranspiration (ETo). The application of the standard model (FAO-Penman-Monteith) to estimate ETo is restricted due to the availability of climatic variables including temperature, humidity, radiation, wind speed as well as the availability of the mentioned hypotheses in FAO 56. Accessibility to all climatic parameters or satisfaction of the FAO-Penman-Monteith assumptions are often not possible in some areas or in controlled environments (greenhouses). Therefore, it is preferable to use methods that can provide an accurate estimate of ETo with fewer input parameters. The aim of the present study was to evaluate the performance of two methods of artificial neural networks (ANNs) and adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) for estimating ETo in the research greenhouse of the College of Agriculture and Natural Resources of the University of Tehran, located in Karaj, Iran. Based on the measured climatic parameters inside the greenhouse, different combinations were created and evaluation indicators were calculated for each method and scenario. The best neural network structure was obtained for Scenario 4 (radiation, temperature, humidity) with 7 neurons in the hidden layer and Bayesian Regularization training algorithm. ANFIS model was designed with different membership functions. The results showed that there was no significant difference between the performance of the ANFIS method under different scenarios. In other words, even with temperature and humidity data, ETo can be simulated with high accuracy by ANFIS method. Comparison of evaluation indicators between ANFIS and ANNs models showed that ANFIS performed better than ANNs method. The calculated relative root mean square error (RRMSE) for scenarios 1 to 4 in ANNs model was equal to 12.70, 2.23, 2.12 and 2.10% however it was equal to 1.41, 0.80, 1.06 and 1.01% in ANFIS model.
    Keywords: Reference Evapotranspiration, Artificial Neural Networks, adaptive neuro-fuzzy inference system
  • Shiva Gholizadeh Sarabi *, Kamran Davary, Bijan Ghahraman, Mojtaba Shafiei Pages 512-536

    Sustainable water resources management is the hardest challenge facing human communities, and improvement of understanding complex interactions in coupled human-water systems is very important in achieving it. In recent decade, socio-hydrological modelling is of the most widely used methods for description of interactions and co-evolution of human-hydrological systems. In this study which is the first attempt to develop a conceptual framework for socio-hydrological modelling in Iran with the aim of understanding coupled human-water systems, after development of the conceptual framework, its application in Mashhad basin based on the qualitative system dynamics approach has been shown. In the proposed framework, the impact of managerial decisions on the natural system has been defined as the behavioural response variable, influenced by community sensitivity. Results showed that, now, fixes that fail, limits to growth, and success to the successful are dominant archetypes in Mashhad basin. In fact, behavioural response influenced by water demand has resulted in managerial decisions aiming at profit-oriented economic growth with no consideration for the natural system limitation. Accordingly, overexploitation of water resources regardless of the renewal rate of water resources has occurred, and community sensitivity with the aim of maintaining the water system sustainability has played no role in managerial decision-making. As long as the role of other water-sensitive social levels in behavioural response is ignored, the community sensitivity loop as a balancer balancing the human-nature relationship remains missing and defective forever.

    Keywords: Community sensitivity, Conceptual Framework, Coupled human-water system, Qualitative system dynamics, Socio-hydrology
  • Seyed Iman Saedi *, Troy R. Peters Pages 537-549

    Wind drift and evaporation loss (WDEL) in sprinkler irrigation systems are a factor that affects the water delivery in a field and reduces the uniformity of spraying. So, predicting these losses can play an important role in improving the performance of them. In this study, artificial neural networks (ANNs) have been used to estimate the hourly sprinkler discharge efficiency (SDE), which, in turn, is dependent on WDEL. The effective parameters in estimating WDEL, which were considered as model inputs, were selected by calculating Spearman rank correlation coefficients. Accordingly, wind speed, temperature, relative humidity, and reference evapotranspiration were considered as model inputs, whereas SDE was considered as model output. The performance evaluation of the developed neural network model was done using 1024 real data obtained by the Strip structure for estimating WDEL. The proposed model, which was a 4-19-16-1 model with a Bayesian regularization training function, was selected upon testing 3780 different neural networks. The results of this study showed that the developed model can accurately estimate the hourly values of sprinkler discharge efficiency (R= 0.84, RMSE= 1.6%, MAPE= 1.19) and can be used as a reliable method in evaluating the performance of sprinkler irrigation systems.

    Keywords: ANN, Irrigation Uniformity, Sprinkler, WDEL
  • Jaefar Nikbakht *, Fatemeh Mohammadi, Taher Barzegar Pages 550-562
    In arid and semiarid regions with limited water resources, using any method that, it is increased crop yield by applying a certain amount of water, it will be an effective management strategy to increase water use efficiency. The aim of this research was, to study of magnetic water and transparent plastic mulch effect on yield and water use efficiency in green beans cv. Alamout. Research was performed as split plots experiment based on completely randomized blocks design with three replications from June to October 2018 at the Research Farm of Agricultural Faculty, University of Zanjan, Iran. The main factor of the experiment was crossing and not crossing irrigation water from the magnetic field and sub factor of the experiment was use and non-use transparent plastic mulch. Crop water requirement was calculated by using real time meteorological parameters data of Zanjan synoptic Station and FAO-Penman-Monteith approach. Results showed, the highest increase in mean leaf chlorophyll content, mean leaf area, mean pot length, mean number of pods per plant, mean crop yield and mean water use efficiency were obtained in the conditions of together use of magnetic water and transparent plastic mulch which compared to control treatment, they were 32.2%, 13.5%, 19.4%, 52%, 40.8% and 40.8% more (respectively). The average leaf relative water content in transplant plastic mulch treatment was 6.5% higher than non-mulch treatment and in magnetic water treatment was 6.8% higher than non-magnetic water treatment (significant increase). As the research results, it is recommended in Zanjan region, magnetic water and transparent plastic mulch are used together in plant cultivation.
    Keywords: Irrigation Water Management, Soil water conservation, Tape Drip Irrigation
  • Marzieh Samadi Foroushani, Mohammad Javad Keyhanpour, Seyed Habib Musavi-Jahromi * Pages 563-579
    The Water-Food-Energy NEXUS is a framework for building a governance system that aims to facilitate cross-sectoral partnerships and improve and strengthen coherent policies for planning and governance. Accordingly, the present study analyzes the water governance structure focused on the Water-Food-Energy NEXUS and evaluates the power distribution of responsible institutions and partners in the governance structure of water resources management in Iran. according to the Sixth Economic, Social and Cultural Development Plan. For this purpose, the cooperation network was reviewed based on the legal duties of the responsible institutions and organizations in the axes of water resources development program, agriculture, environment and natural resources and energy. Examining the rules of the development plan shows that attention to the Water-Food-Energy NEXUS in the water governance structure has been neglected, and a realistic understanding of cross-sectoral conflicts and the anticipation of conflict resolution mechanisms require serious attention in the plan. Considering the number of collaborations of network actors, the formation network matrix was analyzed using Ucinet and NetDraw software based on the indicators of degree centrality, intermediate centrality, density, geodetic distance and cut points. Findings Analysis of social networks, considering the concentration of power in the Ministry of Energy in the current governance structure, emphasizes on strengthening the position of power of the Ministry of Jihad Agriculture in line with water demand management policies and strengthening the relationship between financing institutions and water resources development laws. Also, strengthening the role of monitoring and inspection institutions in order to increase transparency and accountability, strengthening the legal relationship between universities and the national technology and innovation system to support the knowledge-based economy, and developing the participation of local communities and non-governmental organizations in decision-making. Taking from other expandable points is the structure of the country's water governance.
    Keywords: Water Governance, Water-Food-Energy Nexus, social network analysis
  • Atena Hazeri, Rasoul Ghobadian *, Mohammad Mehdi Heidari Pages 580-595

    The present study focuses on the effect of viscoelastic properties on the optimal design of pressurized irrigation system taking into account the impact of water hammer. For this purpose, the three models, the optimizer, the hydraulic steady solver (HSS), and hydraulic transient solver (HTS) were coded together in the form of a computer model. In the optimizer model, the initial population is created from the available diameters. Then, for each member of this population, in the HSS, the values of pressure in the nodes and velocity in the pipes are calculated. These values are sent to HTS as an initial condition. In the HTS, by applying a water hammer condition on the system, the maximum overpressure in each node is calculated and the results are sent to the optimizer model. Here the value of the objective function is calculated by observing the constraints for each member of the initial population and relative compatibility is obtained for all members. By applying the operation of mutation, intersection, replacement with the elitist approach, the next generation is finally calculated and the mentioned steps are repeated until the condition of stopping the calculations and determining the optimal answer is reached. Validation of the HTS in viscoelastic pipes using data measured at the Imperial College (London, UK) and considering three Kelvin–Voigt elements and retardation times of 0.05, 1.5 and 5 seconds for these three elements are done. The results showed that for wave speed of 390 m / s, the measured pressure fluctuations are in good agreement with the calculations. After confirming the model results, water hammer simulation of Ismailabad network in the current situation, which is composed of GRP and HDPE pipes, was performed with and without considering the viscoelastic properties for polyethylene pipes.

    Keywords: optimization, Viscoelasticity, pressurized irrigation network, water hammer
  • M M Akbarpour Bazargani, E Amiri *, Majid Ashouri Pages 596-608

    Long-term recognition of river water quality and quantity is important for examining changes in the past and predicting the future. Therefore, in this study, qualitative and quantitative changes in the water of the Polroud River in Guilan province have been investigated using graphical methods and statistical analysis. In this study, the recorded data of water quality variables in from 1999 to 2018 were used. Schuler diagrams were used to evaluate drinking quality, Wilcox for agricultural quality, Piper to use water type, and Mann-Kendal method to examine time series and Pearson correlation test to examine the relationships between parameters. According to the results obtained from the Schuler diagram, the water quality of the River is in a good condition in terms of drinking and for the seasons of Spring, Summer, Autumn and Winter. The results of the Wilcox diagram show that the river water quality is agriculturally in a good and suitable condition and the results of the piper diagram show the water type is calcium bicarbonate. Also, according to the Mann-Kendal test, there is an increasing linear trend in the annual flow of the river. The results of qualitative statistical analysis of the parameters studied in this study in the period from 1999 to 2018 showed that in the summer the measured parameters have high values compared to other seasons so that the highest mean for the EC index in this season is equal to 290.85, TDS was equal to 246.3, PH index was equal to 7.65. Also, in the flow study, it was found that the highest flow rate is related to spring with a rate of 30.82 m3/s and the lowest in summer with a rate of 10.73 m3/s. The results of Pearson showed that there is a direct and significant relationship between EC and TDS.

    Keywords: Gilan Province, River, statistical analysis, Water Quality, Water resources
  • Reza Saeidi * Pages 609-623
    The correct estimation of crop evapotranspiration stress coefficient (Ks), causes the accurate estimation of evapotranspiration under water stress conditions. In this research, maize was planted in mini-lysimeter and its daily evapotranspiration amount was measured. The experiment was performed in a completely randomized design. Water stress was applied by soil water depletion at levels of 55%(I1), 65%(I2), 75%(I3) and 85%(I4) of total available water (TAW). In control treatment (I0), the soil water amount was kept in readily available limit. The readily available water limit (RAW) was considered as constant in the growing season and its rate was defined as the depletion of 40% of TAW. In another method, the RAW limit was estimated separately at the maize growth stages of initial, development, mid and late. At the time of increasing the stomatal resistance of leaves (due to water stress), soil moisture was measured. The RAW limit in the mentioned growth stages, was estimated to be 45%, 65%, 60% and 70%, respectively. Therefore, the Ks coefficient was estimated in two methods of variable (in four growth stages) and the constant (in the growth period). Maize evapotranspiration amounts under water stress were estimated by multiplying the control evapotranspiration amount on the Ks coefficients. Then, the actual and estimated amounts of maize evapotranspiration (under water stress conditions) were compared. The results showed that using the constant Ks coefficient for estimating the maize evapotranspiration amount in the growth stages, was not successful. By using the variable Ks coefficient, was considered the maize sensitivity to water stress in the growth stages. Therefore, a suitable estimation of maize evapotranspiration amount was performed under water stress conditions. As a result, for determination the maize evapotranspiration amount under low irrigation management conditions, must be considered the separate Ks coefficients in the growth stages.
    Keywords: Growth stage sensitivity, Stomatal resistance, Stress coefficient, water stress
  • Taha Maarefi, Hamed Ebrahimian *, Hossein Dehghanisanij, Mohammad Sharifi, Reza Delbaz Pages 624-638
    In recent years, increasing population and food demand has led to greater use of water resources, fossil fuels (mechanization development) and chemical inputs in agriculture, and consequently has many environmental problems. In this study, the amount of environmental loads and environmental impacts of agriculture in the Urmia Lake basin was determined by assessing the life cycle of different major crops (wheat, sugar beet, tomato and corn). This research was conducted on 17 farms in different parts around Lake Urmia. The fields were selected in such a way that they represent the dominant crops of the region as well as the irrigation systems used in the region. Data used in this study were collected through field measurement methods, questionnaires, interviews with farmers and experts and using the Ecoinvent database. Data evaluation was based on life cycle assessment analysis and was done by SimaPro software. The results showed that in general, the largest share in energy consumption was for diesel and nitrogen fuel consumption, and farms with surface irrigation system had higher energy consumption than pressurized irrigation farms. Among the studied farms, both of basin and furrow irrigation methods achieved the lowest energy productivity (0.53 kg/MJ) while drip irrigation resulted in the highest (1.2 kg/MJ). The results also showed that in all farms the share of non-renewable energy (76%) was higher than of renewable energy (24%). Direct release from farms had the greatest impact on environmental degradation.
    Keywords: SimaPro, Energy, Environment, Surface irrigation, Drip Irrigation
  • Abbas Khashei *, Ali Shahidi, Mohammad Nazeri-Tahroudi, Yousef Ramezani Pages 639-656

    The aim of the present study was to analyze the correlation and simulation of the values of reference evapotranspiration of meteorological stations in the Lut Desert (Bam, Birjand, and Tabas) in the period 1984-2019 using common copulas and corresponding wind speed on a monthly scale. By examining the correlation between the pair-variables of wind speed and reference evapotranspiration in Bam, Birjand, and Tabas stations, the correlation was evaluated about 0.7, 0.76, and 0.80, respectively. By examining the structure of two-dimensional copulas and their conditional density based on different criteria, the Galambos copula was selected as the best copula for all stations. By selecting the best marginal distribution and the best copula, the frequency analysis, joint return period and copula-based simulation were presented. By presenting the joint probability curves, the probabilities of both wind speed and reference evapotranspiration at each station were presented simultaneously in the form of typical curves, which can provide very useful information about the probabilistic behavior of the studied data. Finally, the reference evapotranspiration values were simulated using a copula-based model and wind speed values. The simulation results of the mentioned values showed that the correlation of the pair-variables was appropriate. The accuracy, efficiency and error rate of simulating the values of reference evapotranspiration values were evaluated using various statistical tests. Successful simulation of this parameter is in fact a reason for accurate selection of the copula structure, which indicated a maximum error rate (RMSE) of 0.1 mm per day and 98% efficiency for all stations. By application of this algorithm in simulating the values of reference evapotranspiration and presenting its estimated relationship in the region, the amount of reference evapotranspiration can be easily simulated with available meteorological data and without much computational complexity.

    Keywords: Conditional density, Copula function, Galambos, Marginal distribution
  • Alireza Zarei Ghorkhodi, Ali Shahnazari *, Parshan Dadashi Pages 657-669
    Limited water resources and increasing the need for it in the agricultural sector have made the use of strategies to increase physical productivity and improve economic water efficiency in the agricultural sector inevitable. In this regard, water productivity indicators can be considered as one of the main components in the field of national planning. In this research, economic and physical productivity was calculated using Indicators Crop Per Drop (CPD), Benefit Per Drop (BPD) and Net Benefit Per Drop (NBPD) indicators for lands under citrus and paddy in the west and center of Mazandaran province, which were irrigated as a Modern (irrigation and underwater irrigation). the method used in this study is based on field visits and perceptions and including performance estimation, water consumption, net and gross costs. The study area in Mazandaran province was divided into four plains including Ramsar - Chalus, Nor - Noshahr, Amol - Babol and GhaemShahr - Joybar. The results of this study showed that the average economic and physical productivity in lands under citrus culture and paddy for CPD index, 5.8 and 0.76 kg/ m3 per hectare, for BPD index, 261 and 175, 1000 Rials/m3 per hectare for the NBPD index, 209 and 127, 1000 Rials/m3 per hectare. Therefore, citrus and paddy fields in Nor - Noshahr and Ramsar - Chalous areas have the best performance in terms of economic productivity of NBPD index and Nor - Nowshahr and Amol - Babol areas have the best performance in terms of CPD index. According to the results of the present study, water management in the field, the use of modern irrigation methods and changing the pattern of culture due to the climatic. Also, creating the necessary infrastructure to replace malfunctioning machines and incentive and punitive policies can be an effective way to increase water productivity.
    Keywords: virtual water, performance, net profit, gross Simple Addition Ranking
  • Ameneh Mianabadi *, Khosro Salari, Yavar Pourmohamad Pages 670-684

    The significant reduction in water volume of the two important wetlands of Hamoun and Jazmourian in the arid region of the southeast of the country has had several economic, social, and environmental consequences. Although the reduction of water in these two wetlands is influenced by climatic and human factors, often climate change, especially the decrease in rainfall is considered as the main factor. Therefore, in this study, the trend of precipitation changes in the southeastern region of the country is investigated using the CHIRPS satellite product. To evaluate the accuracy of CHIRPS compared to station precipitation data, the Categorical Statistical Indices including Probability of Detection (POD), False Alarm ratio (FAR) and Critical Success Index (CSI) and statistical criteria including coefficient of determination (R2), Pearson correlation coefficient (PCC), root mean square error (RMSE) and mean error (ME) were used in three time scales: daily, monthly and annual. The results showed that this product does not have good accuracy in detecting the number of rainy and non-rainy days (POD<0.2, CSI<0.2, FAR>0.6). This product does not provide an accurate estimate of daily precipitation (R2<0.2 and PCC<0.4), but has relatively good accuracy on a monthly and annual scale (R2>0.6 and PCC>0.8). The trend analysis of precipitation in the southeastern region of the country showed that in general, the amount of precipitation on a monthly, seasonal and annual scale has been increasing, or in some cases insignificant decreasing, during the last 40 years. Accordingly, the decrease in the water level of wetlands cannot be due only to changes in rainfall, and the role of other factors, especially human activities should be considered.

    Keywords: climate change, Drought, Precipitation, CHIRPS