فهرست مطالب

فناوری های پیشرفته در بهره وری آب - سال سوم شماره 1 (بهار 1402)

نشریه فناوری های پیشرفته در بهره وری آب
سال سوم شماره 1 (بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محسن پاشایی، فرزاد مندنی، دانیال کهریزی صفحات 1-8

    این مطالعه با هدف بررسی کشت گیاه کاملینا به عنوان یک منبع جدید و قابل اطمینان در تولید روغن در شرایط آبیاری تکمیلی و همچنین مطالعه بهره وری آب این گیاه در شرایط اقلیمی شهرستان کرمانشاه انجام شد. آزمایش به صورت کرت های خرد شده در قالب بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی در سال زراعی 99-1398 انجام شد. فاکتور اصلی تاریخ کاشت (اوایل آبان، اواسط آبان و اواخر آبان ماه) و فاکتور فرعی کود نیتروژن (0، 100، 200، 300 کیلوگرم کود در هکتار) بود. نتایج نشان داد که تیمار تاریخ کاشت بر اکثر ویژگی های مورد ارزیابی اثر معنی داری نداشت. بیشترین کارایی مصرف آب دانه (96/0 کیلوگرم بر میلی متر) و روغن دانه (15/0 کیلوگرم بر میلی متر) در تیمار 100 کیلوگرم کود اوره در هکتار و بیشترین کارایی مصرف آب پروتیین دانه (23/0 کیلوگرم بر میلی متر) و پروتیین کل (53/0 کیلوگرم بر میلی متر) در تیمار 300 کیلوگرم کود اوره در هکتار مشاهده شد. به طورکلی نتایج نشان داد که تاریخ کاشت اثری بر بهره وری آب ویژگی های مورد بررسی نداشت، با این حال مصرف 100 کیلوگرم کود اوره در هکتار به دلیل بهره وری بالاتر از آب در کنار فواید جلوگیری از خطرات زیست محیطی با توجه به بهبود اکثر صفات مورد بررسی توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: آبیاری، کارایی مصرف آب پروتئین دانه، کارایی مصرف آب دانه، کارایی مصرف آب روغن دانه
  • ایمان رستمی، الهام درویشی صفحات 9-24

    وجود فشار بالا در شبکه های توزیع آب موجب نشت، هدر رفت آب و متعاقبا افزایش هزینه های بهره برداری خواهد شد. امروزه شیرهای فشارشکن به منظور ایجاد فشار مناسب در شبکه به کار می روند. شبکه توزیع آب شهر جوانرود به دلیل اختلاف ارتفاع زیاد در برخی نقاط دارای فشار بالا است. در این مطالعه با تعریف چهار سناریو و استفاده از الگوریتم جستجوی هماهنگ تک هدفه و دو هدفه موقعیت و تنظیمات شیرهای فشارشکن برای این شبکه تعیین شد. در الگوریتم تک هدفه جستجوی هماهنگ قابلیت اطمینان ترکیبی و در الگوریتم دو هدفه قابلیت اطمینان فشاری و سرعتی به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که الگوریتم تک هدفه 17 درصد و الگوریتم دو هدفه 14 درصد نسبت به وضعیت موجود قابلیت اطمینان شبکه افزایش داشته است. بررسی تغییرات قابلیت اطمینان ترکیبی در 24 ساعت شبانه روز نشان می دهد که مقادیر قابلیت اطمینان ترکیبی حاصل از الگوریتم دو هدفه نوسانات بسیار کمی نسبت به الگوریتم تک هدفه داشته است. به عبارتی در طول شبانه روز قابلیت اطمینان شبکه تقریبا ثابت بوده است. همچنین در نظر گرفتن محل و تنظیمات شیرهای فشارشکن به عنوان متغیر تصمیم نتایج بهتری نسبت به تغییر قطر لوله ارایه می دهد که دلیل آن را می توان در اختلاف ارتفاع زیاد شبکه دانست.

    کلیدواژگان: قابلیت اطمینان، تحلیل هیدرولیکی مبتنی بر فشار، الگوریتم جستجوی هماهنگ، بهینه سازی چند هدفه
  • پریسا کرمی، فرزاد مندنی، روژین قبادی صفحات 25-41

    این تحقیق برای شبیه سازی اثر تغییر اقلیم بر فاکتورهای محیطی تاثیرگذار بر رشد، تولید و بهره وری آب ذرت اجرا شد. صفات شامل تشعشع خورشید، درجه حرارت، آب مصرفی و تبخیر و تعرق دوره رشد بود. برای شبیه سازی صفات ذرت از مدل CERES-Maize استفاده شد.نتایج پیش بینی مدل های گردش عمومی نشان داد مجموع تشعشع روزانه خورشید از 3418 در شرایط مبنا، طبق سناریوهای RCP4.5 و RCP8.5 به ترتیب به 3983 و 3984 برای تغییر اقلیم نزدیک و به 4006 و 4023 مگاژول بر متر مربع برای تغییر اقلیم دور رسید. در شرایط مبنا میانگین دمای دوره رشد 22 درجه سانتی گراد بود که براساس سناریوهای RCP4.5 و RCP8.5 به ترتیب، 3/2 و 3/4 درصد در دوره آینده نزدیک و 5/8 و 2/17 درصد در دوره آینده دور افزایش یافت. میزان آب مصرفی، کارایی مصرف آب و تبخیر و تعرق در شرایط تغییر اقلیم نزدیک در سناریوی RCP4.5 نسبت به شرایط مبنا به ترتیب، 1/9، 4/5- و 7/7 درصد و در سناریوی RCP8.5 به ترتیب، 2/9، 6/11- و 7/6 درصد تغییر کرد. این مقادیر در شرایط تغییر اقلیم دور برای سناریوی RCP4.5 به ترتیب، 7/9، 7/23- و 9/6 درصد و برای سناریوی RCP8.5 به ترتیب، 1/10، 7/50- و 7/5 درصد بودند. در شرایط تعییر اقلیم کاشت ذرت در تاریخهای دیرهنگام در مقایسه با تاریخهای زودهنگام و رایج منجر به بهبود کارایی مصرف آب شد. رقم Simon بیشترین کارایی مصرف آب را داشت. در مجموع کاشت رقم Simon در تاریخ 4 خرداد می تواند به عنوان راهکاری برای مقابله با تغییر اقلیم پیشنهاد گردد.

    کلیدواژگان: تشعشع روزانه خورشید، درجه حرارت، راهکارهای سازگاری، کارایی مصرف آب
  • مهدی اعظمی، مرتضی بختیاری، حسین بهرامی صفحات 42-60

    نظر به اینکه موجشکن های پانتونی از جمله متداول ترین موجشکن های شناور بوده که نسبت به سایر انواع موجشکن هایثابت دارای مزایای فراوانی است؛ لذا در تحقیق حاضر به مطالعه عملکرد برخی از شکل های با مقطع مستطیلی این سازه تحت شرایط امواج دریای خزر پرداخته شده است. در این تحقیق از نرم افزار ANSYS AQWA استفاده شده است و تحلیل های انجام شده به صورت تحلیل هیدرواستاتیک و تحلیل تاریخچه زمانی با اعمال شرایط موج میانگین 20 ساله ی منطقه و تحلیل تاریخچه زمانی تحت شرایط امواج حدی منطقه انجام گرفته است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد در شرایط تحلیل هیدرواستاتیک بشترین میزان جابجایی را در حرکت Heave و کمترین میزان جابجایی را در حرکت Surge که بسیار ناچیز می باشد رخ داده است. جابجایی در حرکت Heave تحت پریود موج 6ثانیه دارای بیشترین مقدار (61/1 متر) و در پریود 2ثانیه دارای کمترین مقدار می باشد همچنین در همین شرایط تحلیل میزان دوران حول محورهای Z و Y در برابر دوران حول محور X بسیار کمتر بوده و مقادیر بیشینه دوران حول محورهای Y و Z از مینیمم دوران حول محور X با مقدار 6.7e-05 (°/m) که در پریود 2ثانیه اتفاق می افتد، کمتر است.

    کلیدواژگان: موج شکن شناور، پارامترهای هندسی، هیدرودینامیک امواج، نرم افزار انسیس، بالا و پایین رفتن شناور
  • مهناز اسکندری، جواد ظهیری، امیر ناصرین، علی روشنفکر صفحات 61-78

    از مهمترین ویژگیهای مورد نیاز در بررسی و تحلیل سدهای سنگریزه ای، اندازهگیری فشار آب منفذی، میزان نشت و زهاب خروجی از بدنه و پی آن است که اندازهگیری این کمیتها از همان شروع ساخت سد آغاز میگردد. در تحقیق حاضر برای انجام آزمایشات ابتدا مصالح سنگریزه از معادن رودخانه ای استان خوزستان تهیه شد. در این تحقیق سعی شد تا با ساخت مدل فیزیکی پارامترهای نشت در سد سنگریزه ای مورد مطالعه قرار گیرد. مدل فیزیکی سد سنگریزه ای در فلوم آزمایشگاهی با سه نمونه سنگریزه و سه شیب با هدف بررسی و تعیین میزان نشت از بدنه سد ساخته شد. مصالح مورد استفاده در سه اندازه قطر متوسط 10، 20 و 30 میلی متر جهت ساخت مدل استفاده شدند. میزان فشار منفذی با پیزومترهای نصب شده در بدنه ی فلوم اندازه گیری گردید. در این تحقیق جهت بررسی نشت از مفهوم زاویه ی میدان جریان ناپایدار نیز استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که در شیب ثابت، با افزایش عمق جریان، زاویه میدان افزایش می یابد. مقایسه تاثیر سنگریزه های با قطرهای مختلف بر زاویه میدان جریان ناپایدار نشان می دهد که ابعاد سنگریزه ها، تاثیر محسوسی بر زاویه میدان جریان ناپایدار نداشته است. با این حال برای یک دبی ثابت با افزایش قطر ذرات، عمق خروجی در پایین دست کاهش می یابد که این تغییرات در دبی های کم مشخص نیست اما در دبی های بالا به وضوح قابل مشاهده است. در قطر و دبی ثابت با افزایش شیب مدل، عمق جریان خروجی کاهش یافته و در دبی ثابت با افزایش نسبت (Bc/H)، مقدار ارتفاع خروجی جریان کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: سد سنگریزه ای، پایپینگ، فشار آب منفذی، دبی نشت، پیزومتر
  • میلاد فرمانی فرد صفحات 79-102

    در سال های اخیر یکی از گزینه های مناسب جهت صرفه جویی در مصرف منابع آب، بازیافت پساب فاضلاب شهری و صنعتی برای آبیاری می باشد که به عنوان یک عمل مشترک در مناطق مختلف دنیا رواج دارد اما در صورتی که استفاده از پساب فاضلاب برای آبیاری به درستی مدیریت نشود ممکن است باعث ایجاد مشکلات زیست محیطی شود. هدف این تحقیق بررسی اثرات آبیاری بلند مدت با پساب تصفیه شده شهری (پساب) در مقایسه با آب چاه به عنوان تیمار شاهد، بر خصوصیات شیمیایی خاک در قالب طرح تجزیه مرکب دو ساله و آزمایش کرت های خرد شده در سه تکرار بوده است. به علت دسترسی کافی به این منبع و امکان انجام آبشویی، خطر شور شدن این اراضی تا حدودی مرتفع گردیده است. ولیکن در برخی مناطق، در پی افزایش سدیم، خطر سدیمی شدن این اراضی را در پی داشته است که با توجه به درصد بالای رس این اراضی، پیامدهای آتی آن شامل سله و کاهش نفوذپذیری مشهود است. آبیاری با پساب شهری بطور متوسط منجر به افزایش معنی دار 3/0 واحدی pH در خاک های تحت آبیاری با پساب نسبت به اراضی مشروب از آب چاه شد. همچنین، نتایج بررسی میزان تغییر کربن آلی خاک (OC) در نتیجه آبیاری با پساب شهری نشان داد که این اثر آبیاری با پساب معنی دار و به میزان 55 درصد افزایش برای حالت آبیاری با پساب در مقایسه با آبیاری با آب چاه متاثر از مواد آلی موجود در پساب می باشد.

    کلیدواژگان: بحران منابع آب، پساب تصفیه شده شهری، خصوصیات شیمیایی، لایه های خاک، کربن آلی، شوری
|
  • Mohsen Pashaei, Farzad Mondani, Danial Kahrizi Pages 1-8

    Currently oilseeds are of particular importance among crops and constitute the second food reserve in the world after cereals. Camelina is a new oil plant with a short growth period and good resistance to drought stress, pests and plant diseases and cold, which can play a role in oil production. This study was conducted to investigate the effect of sowing date and nitrogen fertilizer on growth and yield of Camelina in irrigated farms conditions under Kermanshah city climate in 2019-2020. A split plots experiment was conducted based on randomized complete blocks design with three replications at the experimental field of Campus of Agriculture and Natural Resources, Razi University, Kermanshah, Iran. The main factor was sowing dates (early November, mid-November and late November) and the sub factor was nitrogen fertilizer application (0, 100, 200, 300 kg ha-1). The results showed sowing date treatment had no significant effect on most of evaluated characteristics. The highest water use efficiency of grain (0.96 kg/mm) and grain oil (0.15 kg/mm) in treatment of 100 kg of urea he-1 and the highest water use efficiency of grain protein (0.23 kg/mm) and total protein (0.53 kg/mm) was observed in treatment of 300 kg of urea he-1. In general, the results showed that sowing date had no effect on water productivity of evaluated traits, however, use of 100 kg of urea he-1 due to higher water efficiency, along with the benefits of preventing environmental hazards, due to the improvement of most of the examined characteristics, it is recommended.

    Keywords: Irrigation, Water use efficiency of grain, Water use efficiency of grain oil, Water use efficiency of grain protein
  • Iman Rostami, Elham Darvishi Pages 9-24

    Pressure management and reduction of high pressures are necessary to reduce leakage and extend the life of water distribution network equipment. There is a need for a benchmark and indicator to compare the distribution network pressure management. Investigation of the presented indicators shows that the reliability index is a suitable criterion for evaluating pressure management. In this research, using optimization methods, pressure reducing valves and changing the diameter of the pipe, the possibility of increasing the reliability of Javanrood water distribution network was investigated. In this study, using single-objective and two-objective optimization algorithms, the position and settings of pressure relief valves were determined for this network. In the single-objective Harmony Search algorithm, network reliability was considered, and in the two-objective algorithm, pressure and velocity reliability were considered as the objective functions. The results showed that the single-objective algorithm has increased the reliability of the network by 17% and the two-objective algorithm by 14% compared to the current situation. Examining the changes of network reliability in 24 hours of the day shows that the network reliability values obtained from the two-objective algorithm had very little fluctuations compared to the single-objective algorithm. In other words, the reliability of the network has been almost constant throughout the day.

    Keywords: network reliability, Pressure Dependent Analysis, Harmony Search algorithm, multi-objective optimization
  • Parisa Karami, Farzad Mondani, Rozhin Ghobadi Pages 25-41

    The study was conducted to simulate the effects of climate change on maize growth, production and water productivity. The evaluated factors included solar radiation, temperature, water consumption and evapotranspiration. The CERES-Maize model was used to simulate the evaluated characteristics. The results of GCM showed according to RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, total radiation from 3418 under baseline conditions, will reach to 3983 and 3984 for near future period and 4006 and 4023 MJ/m2 for far future period, respectively. Under basal condition, average temperature was 22°C which based on RCP4.5 and RCP8.5, it will increase 2.3% and 4.3% in near future, and 8.5% and 17.2% in far future, respectively. Water consumed, water use efficiency and evapotranspiration in near climate change in RCP4.5 varied as 9.1, -5.4 and 7.7 -0.18 % and in RCP8.5 varied as, 9.2, -11.6 and 6.7% compared to baseline conditions, respectively. These values for RCP4.5 in far climate change were 9.7, -23.7 and 6.9% and for RCP8.5 were 10.1, -50.7 and 5.7%, respectively. Regarding to effect of sowing date, in climate change condition, by sowing the studied cultivars at late dates compared to the early dates and common date, water use efficiency was improved. Among the studied cultivars, Simon cultivar had the highest water use efficiency. In general, according to results, sowing of Simon cultivar in May 25 which had the highest water use efficiency, it can suggest as a suitable strategy to reduce the negative effects of climate change on maize production in Kermanshah region.

    Keywords: Daily solar radiation, temperature, adaptation strategy, water use efficiency
  • Mehdi Azami, Morteza Bakhtiari, Hossein Bahrami Pages 42-60

    Considering that pontoon breakwaters are among the most common floating breakwaters, which have many advantages over other types of fixed breakwaters, therefore, in the present study, the performance of the rectangular section of this structure under the conditions of Caspian Sea waves has been studied. In this study, ANSYS AQWA software was used, and the analyzes were carried out in the form of hydrostatic analysis and time history analysis by applying the 20-year average wave conditions of the region and time history analysis under the conditions of regional limit waves. In order to validate and calibrate the model, McCartney's 1985 laboratory data has been used. The results of the research show that in the conditions of hydrostatic analysis, the highest amount of displacement occurred in the Heave movement and the lowest amount of displacement occurred in the Surge movement, which is very insignificant. The displacement in Heave movement under the wave period of 6 seconds has the highest value (1.6142 m) and the lowest value in the period of 2 seconds. Also, in the same condition, the analysis of the amount of rotation around the Z and Y axes is very small compared to the rotation around the X axis. Even the maximum values of the rotation around the Y and Z axes are less than the minimum rotation around the X axis with a value of 6.7504e-05 (°/m) which occurs in a period of 2 seconds.

    Keywords: Floating Breakwater, Geometric Parameters, Wave Hydrodynamic, ANSYS AQWA, Heave
  • Mahnaz Eskanadri, Javad Zahiri, Amir Naserin, Ali Roshanfekr Pages 61-78

    The measurement of the permeable water pressure, the flow rate of leakage and drainage from the beginning of the construction of the rockfill dam are the most important characteristics needed in analysis these dams. Failure to control the above parameters can cause the waste of water stored in the reservoir, threaten the safety of the dam, and also reduce the stability of the dam through piping or liquefaction. Rockfil1 dams are used to prevent seepage, store water, control floods and delay floods. The problem of leakage should be controlled and limited in such a way as to prevent the creation of adverse effects such as: loss of water stored behind the earthen structure, creation of pore pressure in the porous medium, reduction of the effective stress between soil particles and, as a result, reduction prevent its shear resistance. In many cases, rockfill dam meets the needs of the project, because gravel is far more stable than soil and its ability to be washed is less. The slopes of the gravel dam body are steeper than many other soils, which saves money. In the present research, gravel materials were first prepared from the river mines of Khuzestan province to conduct experiments. These materials were used in three sizes with an average diameter of 10, 20 and 30 mm respectively to make the model. In this research, it was tried to study the leakage parameters in the gravel dam by building a physical model. A physical model of a gravel dam was built in a laboratory flume with three gravel samples and three slopes with the aim of investigating and determining the amount of leakage from the dam body. Pore pressure was measured with piezometers installed in the flume body. The results of the research showed that in a constant slope, the flow-field angle increases as the flow depth increases. Also, with the increase of the flow rate and the increase of the diameter of the particles, the depth of the outlet flow is reduced and these changes are not clear at low flow rates, but are clearly visible at high flow rates. In constant diameter and flow rate, with the increase of the slope of the model, the depth of the outlet flow decreases, and in the constant flow rate, with the increase of the ratio (Bc/H), the value of the outlet height of the flow decreases. Based on the experiments, the following results are presented. In the ratio of Bc/H = 1, with the increase of upstream depth, the depth of outflow has increased. Considering that the depth of the outlet flow downstream can be determined using the concept of the flow-field angle, it can be said that the depth of the outlet flow increases with the increase of the flow-field angle. In the ratio Bc/H=2, with the increase in the width of the model, the depth of the outlet flow has decreased compared to Bc/H=1. In addition, it can be concluded that in a constant slope, with the increase in flow depth, flow-field angle increases. Also, with the increase in the diameter of the particles, the depth of the outflow decreases. These changes are not clear at low flow rates but are clearly visible at high flow rates.

    Keywords: Rockfill dam, piping, pore water pressure, leakage flow rate, piezometer
  • Milad Farmanifard Pages 79-102

    In recent years, one of the most suitable options for saving water resources is the recycling of urban and industrial wastewater for irrigation which is common practice in different parts of the world, but if the use of wastewater Sewage can not be managed properly for irrigation, which may cause environmental problems. the purpose of this study was to investigate the effects of long-term irrigation with municipal treated wastewater (TWW) compared to well water (WEW) as a control treatment on soil chemical in three layer with three replications in a two-year split plot trial design was performed. in three It has been repeated. due to the availability of this source and the possibility of leaching, the risk of saltinification of this land has been somewhat overcome. the risk of sodiumization of this land has led to the fact that, due to the high clay content of this land, its future consequences include traps and reduced permeability. Irrigation with TWW resulted in a significant increase of 0.3 units of pH in irrigated soils with wastewater compared to WEW. The TN content varied between %11.30 and %25, which indicates the variable percentages of this parameter at the region of the study area. Also, the results of soil organic carbon (OC) changes as a result of irrigation with TWW showed that this irrigation effect was significant and increased by 55% for irrigation compared to treatments irrigation with WEW due to Organic contents in the wastewater.

    Keywords: Water resources crisis, Municipal treated wastewater, Chemical properties, Soil layers, OC, EC