فهرست مطالب

آبیاری و زهکشی ایران - سال هفدهم شماره 3 (امرداد و شهریور 1402)

مجله آبیاری و زهکشی ایران
سال هفدهم شماره 3 (امرداد و شهریور 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • جواد علایی*، مهدی مکاری، امیرحسین قادری صفحات 401-411

     تنش های شوری و خشکی از جدی ترین مشکلات تولید محصولات کشاورزی در بسیاری از نقاط دنیا به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک می باشند. بر این اساس، پژوهشی گلدانی به منظور بررسی اثر توامان تنش های شوری و خشکی بر عملکرد و اجزای عملکرد گلرنگ در زمستان سال 1400 و بهار سال 1401 در منطقه ی کاشمر اجرا شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. عامل های آزمایش سه سطح آب آبیاری شامل 100%= W0، 75%= W1 و 50%= W2 نیاز آبی و چهار سطح شوری شامل 7/0= S0، 4= S1، 8= S2 و 12= S3 دسی زیمنس بر متر بودند که در خاک لومی شنی اعمال شدند. نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد که اثر توامان تنش شوری و خشکی بر وزن دانه در بوته، تعداد طبق در بوته، تعداد دانه در طبق، وزن هزار دانه و بهره وری آب در سطح یک درصد معنی دار بود. در شرایط توامان تنش شوری و خشکی شدید وزن دانه در بوته و بهره وری آب نسبت به تیمار شاهد به ترتیب به اندازه ی 17/64 و 29/43 درصد کاهش یافت. افزایش هم زمان تنش شوری و خشکی وزن دانه در بوته را نسبت به تیمار شاهد به ترتیب 19/45 و 1/61 درصد کاهش داد. نتایج هم چنین نشان داد که حد آستانه شوری آب آبیاری برای کاهش عملکرد دانه گلرنگ در شرایط اعمال کم آبیاری، 4 دسی زیمنس بر متر بود. در بالاترین سطح شوری، تغییر سطح آبیاری از W1 به W2 بهره وری مصرف آب را 63/27 درصد کاهش داد. در شرایط آبیاری با آب غیرشور (S0)، تغییر سطح آبیاری از W0 به W1 و از W1 به W2 باعث کاهش معنی دار بهره وری مصرف آب نگردید. با توجه به یافته های این پژوهش می توان گفت در شرایط دسترسی به آب غیرشور، تیمار W1S0 برای منطقه ی مورد مطالعه قابل توصیه می باشد.

    کلیدواژگان: بهره وری آب، حد آستانه شوری، گلرنگ، وزن دانه در بوته
  • هانیه رستمی نژاد دولت آباد، سجاد شهابی*، محمدرضا مددی صفحات 413-427

    پایش سطوح آب های زیرزمینی و برآورد دقیق نوسانات آن در دوره های پیش رو به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک ضرورت دارد. با توجه به قابلیت مدل های مبتنی بر هوش مصنوعی در مدل سازی پدیده های هیدرولوژیکی، در این پژوهش از مدل درخت تصمیم M5P در ترکیب با تبدیل موجک به منظور پیش بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی دشت کرمان- باغین استفاده شده است. جهت توسعه مدل ترکیبی موجک-درخت تصمیم (W-M5P)، خروجی های تبدیل موجک به عنوان ورودی بر M5P اعمال می شوند. برای ارزیابی کارایی مدل ترکیبی در مقایسه با مدل منفرد، از چندین معیار از جمله ضریب همبستگی (R)، شاخص توافق (Ia) و شاخص پراکندگی (SI) استفاده شد. نتایج نشان داد، به رغم اینکه ورودی مدل ترکیبی، صرفا داده های هواشناسی ایستگاه سینوپتیک بوده و از سطح آب در دوره های پیشین استفاده نشده، با این وجود WM5P کارایی بالایی در مدل سازی نوسانات سطح آب زیرزمینی در مقایسه با مدل منفرد ارایه نموده است. به گونه ای که مدلWM5P برای افق پیش بینی سه ماه با موجکCoif4 و سطح تجزیه شش، مقدار SI را از 6394/0 به 0181/0 کاهش و هم زمان Ia را از 6898/0 به 9998/0 افزایش داده است. براین اساس، انتخاب موجک کویفلت با مرتبه 4 و سطوح تجزیه 5 و 6 در مدل ترکیبی، کاراترین مدل در برآورد سطح آب زیرزمینی دشت کرمان-باغین می باشد.

    کلیدواژگان: پیش پردازش داده، سطح ایستابی، مدل سازی، هوش مصنوعی، یادگیری ماشین
  • نادر کوهی چله کران*، حمید نجفی نژاد، الهه کنعانی صفحات 429-437

    علی رغم شرایط خشک سالی و کمبود آب در اکثر نقاط ایران، ذرت علوفهای منبع اصلی تولید علوفه سیلویی در کشور است. به منظور بررسی تاثیر سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی در زراعت ذرت علوفه ای و تعیین بهره وری مصرف آب پژوهشی به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه تحقیقات کشاورزی جوپار کرمان به مدت دو سال زراعی اجرا شد. تیمار های پژوهش شامل سه سطح آبیاری (100=I1، 75=I2 و 50=I3 درصد نیاز آبی) به عنوان عامل اصلی و دو عمق لوله های زیر سطحی قطره چکان دار (داخل خط) (30=D1 و 40=D2 سانتی متری) به عنوان عامل فرعی بود. نتایج نشان داد که تیمار 100 درصد نیاز آبی به ترتیب با تولید 77250 کیلوگرم در هکتار علوفه تر و 15447 کیلوگرم در هکتار علوفه خشک بیشترین عملکرد را در بین تیمارهای سطوح مختلف آبیاری به خود اختصاص داد. تیمار 100 درصد نیاز آبی با تیمارهای 75 و 50 درصد نیاز آبی به ترتیب اختلاف عملکرد 20 و 52 درصدی داشت. بین دو تیمار عمق کارگذاری 30 و 40 سانتیمتری خاک تفاوت معنی داری از لحاظ بهره وری مصرف آب مشاهده نشد. کمترین بهره وری مصرف آب در هر دو سال پژوهش به تیمار آبیاری 50 درصد نیاز آبی (متوسط 1/2 کیلوگرم بر مترمکعب) اختصاص یافت. متوسط بهره وری مصرف آب در تیمارهای آبیاری بر مبنای 75 و 100 درصد نیاز آبی به ترتیب 3/3 و 2/3 کیلوگرم بر مترمکعب بود. همچنین متوسط حجم آب مصرف شده در تیمارهای 50، 75 و 100 درصد نیاز آبی ذرت علوفه ای به ترتیب 3200، 4100 و 5200 مترمکعب در هکتار بود. با توجه به نتایج حاصل از این تحقیق تیمار عمق کارگذاری 30 سانتی متر با 100 درصد نیاز آبی در سیستم آبیاری قطره ای زیرسطحی با مصرف 5200 مترمکعب آب در هکتار برای تولید ذرت علوفه ای در منطقه جوپار کرمان توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای زیرسطحی، آب مصرفی، عمق کارگذاری لوله های قطره چکان دار، بهره وری مصرف آب
  • سیده نعیمه سیدی، رامین فضل اولی*، محسن مسعودیان، عیسی کیا صفحات 439-451
    تبخیر به عنوان یکی از موثرترین و حجیم ترین عوامل تلفات در منابع آبی بوده و با محاسبه دقیق آن می توان راهکارهای موثری را در جهت کاهش اثرات خشک سالی و به منظور حفاظت و مدیریت کارآمد منابع آبی اجرا نمود. در این تحقیق روابط تجربی رایج در برآورد میزان تبخیر روزانه و ماهانه برای چهار ایستگاه سلیمان تنگه، محوطه اداره ساری، فریم صحرا و تلمادره بر مبنای داده های مشاهده شده تشت تبخیر مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت و بهترین روابط تجربی برای تخمین مقادیر روزانه و ماهانه تبخیر معرفی شد. برای این منظور آمار 10 ساله مقادیر اندازه گیری شده تبخیر از تشت با مقادیر محاسبه شده از روش های تجربی مایر، مارسیانو، شاهتین، هفنر، ایوانف و دفتر عمران آمریکا، با دو مقیاس زمانی روزانه و ماهانه با هدف تخمین تلفات ناشی از تبخیر از سطح دریاچه سد شهید رجایی ساری، مورد مقایسه قرار گرفت. سپس عملکرد روابط تجربی بر اساس آماره های MSE، R2 و EF مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی روابط تجربی محاسبه تبخیر نشان داد که روش مایر در ایستگاه های مورد مطالعه بهترین رابطه برای برآورد تبخیر روزانه است. بعد از رابطه تجربی مایر، رابطه ایوانف به عنوان بهترین رابطه معرفی شد. مقادیر آماره های MSE، R2 و EF در برآورد تبخیر ماهانه با استفاده از رابطه مایر در ایستگاه سلیمان تنگه که نزدیک ترین ایستگاه به سد شهید رجایی بوده به ترتیب برابر با 9/436، 97/0 و 3/0 به دست آمد. همچنین از بین روش های تجربی مورد استفاده در این مطالعه، روش دفتر عمران آمریکا به عنوان ضعیف ترین معادله جهت برآورد تبخیر ماهانه در ایستگاه سلیمان تنگه تعیین شد.
    کلیدواژگان: تبخیر روزانه، تبخیر ماهانه، تشت تبخیر، روابط تجربی
  • امیر خشایار موسوی، محمدرضا داداشی، سید محسن نبوی کلات*، سعید خاوری خراسانی صفحات 453-463

    به منظور مطالعه اثر کم آبیاری بر محتوی آنزیم های آنتی اکسیدان، کربوهیدرات های محلول، غلظت کلروفیل و عملکرد دو رقم ذرت شیرین آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با آرایش فاکتوریل در مزرعه آموزشی- پژوهشی دانشگاه آزاد اسلامی مشهد با مختصات جغرافیایی (طول جغرافیایی "5، ’8، °59 و عرض جغرافیایی "16، ’34، °36) در سال زراعی 98-1397 انجام شد. عوامل آزمایش شامل کم آبیاری در سه سطح (0 (عدم کم آبیاری) و کم آبیاری 20 و 40 درصد کمتر از نیاز آبیاری گیاه) و دو رقم ذرت شیرین (آمیلاپوپ و مریت) بود. نتایج نشان داد با افزایش کم آبیاری (افزایش تنش) محتوی آنزیم های کاتالاز، پراکسیداز، سوپراکسید دیسموتاز و کربوهیدرات های محلول افزایش یافت. اما غلظت کلروفیل a، b و کل، عملکرد بلال با پوشش، عملکرد بلال بدون پوشش و عملکرد دانه قابل کنسرو کاهش پیدا کرد. محتوی آنزیم های کاتالاز، پراکسیداز، سوپراکسید دیسموتاز، عملکرد بلال با پوشش، عملکرد بلال بدون پوشش و عملکرد دانه قابل کنسرو در رقم آمیلاپوپ بیشتر از زقم مریت بود. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که رقم های مورد آزمایش دارای پایداری لازم در شرایط تنش نیستند. بنابراین به کارگیری روش کم آبیاری در مورد رقم های مورد مطالعه تنها در صورتی قابل توجیه خواهد بود که کاهش 20 و 40 درصدی در میزان آب مصرفی جهت این محصول دارای مزیت بیشتری نسبت به کاهش در میزان عملکرد باشد.

    کلیدواژگان: سوپراکسید دیسموتاز، عملکرد بلال، عملکرد دانه قابل کنسرو، کاتالاز
  • غزاله ضیایی، حسین بابازاده*، نیازعلی ابراهیمی پاک، آرش تافته، کامران افتخاری صفحات 465-477

    گندم به عنوان یکی از مهمترین محصولات زراعی در ایران و جهان سهم قابل توجهی از سطح زیر کشت و تولید را به خود اختصاص داده است. کمبود منابع آب در اقلیم خشک ایران استفاده بهینه از منابع آب موجود را ضروری می سازد. تحلیل مصرف بهینه آب در تولیدات کشاورزی با استفاده از شاخص بهر وری آب انجام می گیرد. در این مطالعه برآورد بهره وری آب باران در کشت گندم دیم در سطح استان کردستان با استفاده از مدل AquaCrop-GIS انجام شد. اطلاعات عملکرد از صندوق بیمه محصولات کشاورزی و در بازه شش ساله 1394-1393 الی 1399-1398 اخذ و مورد استفاده قرار گرفت. همچنین برای اطلاعات پایه مورد نیاز از اطلاعات ایستگاه های هواشناسی سینوپتیک و همچنین بانک داده های جهانی خاک استفاده شد. نتایج مدل نشان دهنده شاخص توافق 90 درصدی در فرآیند شبیه سازی است. همچنین با توجه به میانگین شاخص بهره وری آب محاسبه شده توسط مدل، نقشه پهنه بندی مناطق مستعد کشت گندم دیم ارایه گردید. شهرستان کامیاران با دارا بودن میانگین شاخص بهره وری آب معادل 0.68 کیلوگرم بر مترمکعب مستعدترین بخش استان برای کشت گندم دیم شناسایی گردید. با توجه به شرایط ویژه استان کردستان پیشنهاد می گردد توسعه سطح زیر کشت با توجه اولویت مناطق مستعدتر و با استناد به شاخص بهره وری آب باران در سطح استان صورت پذیرد.

    کلیدواژگان: بهره وری آب، کردستان، کشت دیم، گندم، AquaCrop-GIS
  • فریبا احمدی دهرشید، مجید حیدری*، مهدی یاسی، علیرضا خوش کنش صفحات 479-491
    پوشش گیاهی سیلابدشت می تواند خصوصیات جریان رودخانه را با اعمال یک نیروی کشانه اضافی تغییر دهد. در این پژوهش، ساختار جریان و خصوصیات تلاطم تحت اثر پوشش گیاهی دولایه ناهمگون در نوار کناری سیلابدشت های یک کانال مرکب مطالعه شد. در مطالعه این پدیده، از یک مدل عددی سه بعدی برای حل معادلات ناویر استوکس و ردیابی سطح آزاد استفاده شد. برای اطمینان از عملکرد مدل، نتایج عددی با استفاده از داده های مطالعات آزمایشگاهی پیشین اعتبارسنجی شد. نتایج اعتبارسنجی نشان داد که این مدل دقت بالایی در بازتولید خصوصیات دینامیکی جریان دارد. در گام بعدی، مدل در پیش بینی تغییرات سطح آزاد و میدان سرعت جریان ماندگار در ناحیه دارای پوشش گیاهی سیلابدشت مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که شکل گیری گرادیان سرعت در فصل مشترک بین کانال اصلی و سیلابدشت، منجر به توسعه جریان های ثانویه و انتقال جرم و مومنتوم در این ناحیه می شود. همچنین، انرژی جنبشی تلاطم و اتلاف انرژی جریان عبوری از ناحیه دارای پوشش گیاهی در سیلابدشت نسبتا زیاد است، بنابراین نتیجه گیری شد که پوشش گیاهی ناهمگون می تواند موجب افزایش تلاطم و اتلاف انرژی جنبشی جریان شود. مقادیر بیشینه پارامترهای انرژی جنبشی تلاطم و شدت تلاطم در فصل مشترک سیلابدشت و کانال اصلی رخ داد. بنابراین، تلاطم قابل ملاحظه در فصل مشترک سیلابدشت و کانال اصلی می تواند انتقال جرم و مومونتوم را در این ناحیه تقویت کند.
    کلیدواژگان: آبراهه مرکب، انرژی جنبشی تلاطم، پروفیل سرعت، پوشش گیاهی لایه ای، شدت تلاطم
  • علی باقری* صفحات 493-503
    در ایستگاه های هیدرومتری عمدتا به دلیل مشکل اندازه گیری دبی در شرایط وقوع سیلاب، منحنی دبی - اشل از روی داده های اندازه گیری شده مربوط به شرایط غیر سیلابی استخراج می گردد و برای شرایط سیلابی برونیابی می شود. استفاده از منحنی دبی- اشل برونیابی شده برای محاسبه سیلاب ممکن است مقادیر کمتر یا بیشتری را تخمین بزند. علت این موضوع این است که در شرایط جریان سیلابی ممکن است نوع فرم بستر تشکیل شده تغییر یابد و باعث تغییر مقاومت در برابر جریان گردد. بنابراین به منظور پیش بینی بهتر منحنی دبی - اشل لازم است از روابطی استفاده شود که در آن ها مقاومت فرم بستر در نظر گرفته شود. در این تحقیق از روش های انیشتین - بارباروسا، شن، وایت، انگلوند و براونلی برای تکمیل قسمت انتهایی منحنی دبی - اشل حاصل از اندازه گیری در ایستگاه هیدرومتری آبلو واقع بر رودخانه نکارود و یا ساخت منحنی دبی - اشل در ایستگاه مذکور استفاده گردید. پس از برداشت داده های موردنیاز شامل مقاطع عرضی، دبی اندازه-گیری شده و اشل متناظر با آن و همچنین منحنی دانه بندی مواد بستر در این ایستگاه و محاسبه دبی - اشل متناظر با آن توسط روش های ذکرشده در سال آبی 1401-1400، مقایسه های آماری مختلف بین دبی های محاسباتی و اندازه گیری شده متناظر انجام گردید. نتایج نشان داد روش انیشتین - بارباروسا دارای کمترین مقدار متوسط خطای مطلق 6.9 و متوسط جذر مربعات خطا 2.7 نسبت به سایر روش ها است.
    کلیدواژگان: منحنی دبی- اشل، فرم بستر، ایستگاه هیدرومتری آبلو، نکارود، مازندران
  • محمد محمدی هاشمی، بهرام ثقفیان*، محمود ذاکری نیری، محسن نجارچی صفحات 505-515
    یکی از مهمترین موضوعات در مطالعات حوضه، پاسخ هیدرولوژیک آن است. تحقیقات متعددی به منظور تعیین پاسخ هیدرولوژیک از جمله مدل موج سینماتیک انجام شده و نتایج حاصل، حاکی از مزایا و معایب این مدل ها است. در این تحقیق به بررسی روش عددی و روش تحلیلی حل معادله موج سینماتیک پرداخته شد و نتایج حاصل در یک حوضه آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور بررسی حل عددی موج سینماتیک، از روش تفاضل محدود در بستر نرم افزار HEC-HMS استفاده گردید و برای ارزیابی روش تحلیلی، با استفاده از معادله موج سینماتیک و بهره گیری از نرم افزار GIS، به روندیابی جریان در حوضه آزمایشگاهی پرداخته شد. نتایج حاصل از دو روش مذکور، در کنار نتایج حاصل از روش زمان-مساحت در مدل HEC-1 قرار گرفت و در نهایت نتایج این سه روش با نتایج مشاهداتی حاصل از رخدادهای بارش-رواناب موجود در حوضه آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج نشان داد خطای مدل تحلیلی موج سینماتیک، مدل عددی موج سینماتیک و مدل HEC-1 در تعیین مقدار دبی ماکزیمم، طبق شاخص خطای نسبی، حدود یک درصد بود. همچنین در تعیین هیدروگراف رواناب خروجی حوضه و میزان تطابق نتایج محاسباتی با مقادیر مشاهداتی، طبق شاخص نش-ساتکلیف، مدل تحلیلی موج سینماتیک مقدار 926/0 بهترین عملکرد را داشت و مدل عددی موج سینماتیک با مقدار 838/0 نسبت به دو مدل دیگر ضعیف تر عمل نمود. اما طبق شاخص رگرسیون، مدل HEC-1 با مقدار 944/0 بهترین عملکرد، مدل تحلیلی موج سینماتیک با مقدار 932/0 در رتبه دوم و مدل عددی موج سینماتیک با مقدار 899/0 رتبه سوم را به دست آورد.
    کلیدواژگان: پاسخ هیدرولوژیک، حل تحلیلی، حل عددی، حوضه وی-شکل، موج جنبشی (سینماتیک)
  • رضا نجمی آزاد*، فیروز محمدی، سید مهدی ثاقبیان صفحات 517-528

    افت انرژی موضعی یکی از پارامترهای اساسی طراحی آبروهای زیرزمینی یا کالورت ها است. تاکنون مطالعات بسیاری در این خصوص انجام شده و روابط متعددی برای تخمین ضریب افت انرژی موضعی ارایه گردیده است. مطالعات قبلی نشان داده است که ضریب افت انرژی یک پارامتر وابسته به متغیرهای هیدرولیکی جریان و هندسه کالورت است. بااین حال، به دلیل وجود عدم قطعیت در پدیده روابط موجود منجر به نتایج جامع و دقیقی نشده است. در این تحقیق، چندین مدل با در نظر گرفتن ورودی های مختلف با استفاده از داده های آزمایشگاهی جهت تخمین ضریب افت انرژی موضعی در آبروهای زیرزمینی مخروطی شیب دار تعریف شده و کارایی روش هوشمند رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR) به عنوان یک رویکرد مبتنی بر کرنل مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج حاصله با روش برنامه ریزی بیان ژن (GEP) مقایسه گردید. همچنین، به منظور تعیین تاثیر پارامترهای ورودی آنالیز حساسیت انجام شد. نتایج حاصله کارایی بالای روش به کاررفته در تحقیق را در تخمین ضریب افت انرژی به اثبات رساند. نتایج مدلسازی با روش GPR نشان داد که مدل با پارامترهای ورودی عدد فرود (Fr)، نسبت عمق آب به قطر آبرو زیرزمینی (Hw/D) و طول کاهنده (Lr)، مدل برتر است. در این حالت مقادیر معیارهای ارزیابی برای سری داده های آزمون به صورت CC=0.85، DC=0.799 و RMSE=0.2 بدست آمد. همچنین، با انجام آنالیز حساسیت، مشاهده شد که عدد فرود بیشترین تاثیر را بر ضریب افت موضعی دارد و می تواند باعث افزایش قابل توجهی در کارایی مدل گردد. استفاده از عدد فرود باعث افزایش تقریبا 40 درصدی دقت مدلسازی شد.

    کلیدواژگان: آبروی زیرزمینی شیبدار، ضریب افت انرژی، رویکرد مبتنی بر کرنل، GEP
  • محمدمهدی جعفری، عبدالمجید لیاقت*، سهیلا محتشمی صفحات 529-544

    به منظور برنامه ریزی و سیاست گذاری صحیح در بخش کشاورزی از نقطه نظر استفاده پایدار از منابع آب و تامین امنیت غذایی و خودکفایی در تولید محصولات استراتژیکی همچون گندم، ضروری است پیش بینی دقیقی از عملکرد گندم دیم انجام پذیرد. در سال های اخیر استفاده از روش های هوش مصنوعی برای این منظور مورد توجه محققین قرار گرفته است. در این تحقیق عملکرد سه الگوریتم BR، GD و LM شبکه عصبی مصنوعی در برآورد عملکرد گندم دیم مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. داده های هواشناسی مربوط به 10 ایستگاه هواشناسی واقع در استان کرمانشاه (1398-1384) به عنوان داده های ورودی مورد نیاز مدل ها استفاده شد. پس از تعیین هم بستگی ها بین پارامتر های هواشناسی و میزان عملکرد گندم دیم، متغیرهای رطوبت نسبی و بارش تحت سه سناریو شامل ترکیب های مختلف از داده های ورودی انتخاب و مدل های مذکور برای هر کدام اجرا شد. مقایسه مقادیر تخمینی و مشاهداتی عملکرد گندم دیم نشان دهنده عملکرد قابل قبول هر سه مدل بود؛ برای مرحله آزمون مقادیر R2 برای بهترین ترکیب داده ورودی در سه الگوریتم BR، GD و LM به ترتیب 85/0، 64/0 و 74/0 و مقادیر RMSE نیز به ترتیب 09/0، 16/0 و 18/0 تن بر هکتار بود. مقایسه نتایج ترکیب های مختلف داده ورودی نشان داد که پارامتر بارش دارای بیش ترین اهمیت در تخمین عملکرد گندم دیم می باشد، با این وجود استفاده از داده های بارش و رطوبت نسبی بصورت همزمان تحت سناریوی سوم به عنوان داده های ورودی مدل ها منجر به بیش ترین دقت می گردد. در نهایت شبکه تحت الگوریتم BR با ترکیب ورودی های بارش و رطوبت نسبی با مقادیر R2 و RMSE برای مرحله آزمون به ترتیب برابر 85/0 و 09/0 تن بر هکتار، به عنوان مدل بهینه در تخمین عملکرد گندم دیم نسبت به سایر الگوریتم ها و ترکیبات ورودی شناخته شد.

    کلیدواژگان: الگوریتم های یادگیری، پیش بینی، شبکه عصبی پیشخور، گندم دیم، مدل های هوشمند
  • طیبه درجانی، محمد بی جن خان*، هادی رمضانی اعتدالی صفحات 545-560

    در این تحقیق سه روش آبیاری سطحی، قطره ای و بارانی برای بررسی ردپای انرژی در سامانه های آبیاری مختلف، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور نیاز آبیاری 15 محصول، اعم از محصولات زراعی، صیفی جات و باغی استان البرز نیز مورد بررسی قرار گرفت. اطلاعات چاه های استان البرز داده های تراز سطح آب زیرزمینی چاه های مشاهده ای واقع در دشت البرز در دوره آماری 1398 از آب منطقه-ای استان البرز جمع آوری شد. سطح ایستابی و سطح دینامیک 11 حلقه چاه بررسی و محاسبه شد. با توجه به نیاز آبیاری محصولات، توان مصرفی و ساعات کارکرد پمپ برای آبیاری، میزان انرژی مورد نیاز پمپ برای رسیدن آب به مزرعه برای آبیاری قطره ای و بارانی محاسبه و هزینه برق مصرفی، برای هریک از محصولات باغی، زراعی و صیفی جات برای سطح دینامیک و سطح استاتیک محاسبه شد. همچنین با درنظر گرفتن سه سناریوی مختلف برای میزان تلفات مفید (آب بازگشتی) و تلفات غیرمفید آبیاری، میزان آب بازگشتی به آبخوان و ردپای انرژی با در نظر گرفتن سطوح استاتیک و دینامیک محاسبه شد. نتایج نشان داد که بیشترین تلفات انرژی مربوط به آبیاری سطحی و کمترین مقدار مربوط به آبیاری قطره ای است. تلفات مفیدآبیاری در همه محصولات برای سطح دینامیک بیشتر از سطح استاتیک می باشد. به عنوان مثال مقدار تلفات مفید آبیاری سطح دینامیک محصول یونجه (40 درصد تلفات مفید آبیاری قطره ای) حدود (m3/ha) 15 می باشد، و مقدار تلفات مفید آبیاری سطح استاتیک محصول یونجه (40 درصد تلفات مفید آبیاری قطره ای) حدود (m3/ha) 11 می باشد. همچنین محصولات باغی بیشترین میزان تلفات مفید آبیاری و صیفی جات کمترین میزان تلفات مفید آبیاری را دارا می باشند. بیشترین میزان تلفات در محصولات باغی، زراعی و صیفی جات به ترتیب مربوط به گردو، یونجه و پیاز و کمترین تلفات در محصولات باغی، زراعی و صیفی جات به ترتیب مربوط به محصول انگور، جو و خیار بهاره می باشد.

    کلیدواژگان: سطح دینامیک آب زیرزمینی، سطح استاتیک آب زیرزمینی، تلفات مفید، ردپای انرژی
  • مصطفی گودرزی*، غلامرضا گودرزی صفحات 561-572

    علاوه بر برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی، یکی دیگر از مشکلاتی که بهره برداری پایدار منابع آب زیرزمینی را بخصوص در مناطق خشک با مشکل مواجه می نماید، وقوع خشکسالی های پی درپی می باشد. لذا یکی از چالش های مهم در مدیریت منابع آب زیرزمینی در نظر گرفتن اثرات خشکسالی در سیستم هیدرولوژیکی می‏باشد. در این تحقیق با توجه به لزوم جداسازی فعالیت‏ های انسانی از خشکسالی طبیعی ضمن ارایه یک شاخص جدید خشکسالی آبهای زیرزمینی قابلیت کاربرد این شاخص در دشت نجف ‏آباد مورد ارزیابی قرار گرفته است. در شاخص جدید ارایه شده ابتدا اثرات ناشی از فعالیت‏های انسانی اعم از برداشت از آبهای زیرزمینی و یا تغییر کاربری از تغییرات سطح ایستابی ناشی از وقوع خشکسالی با استفاده از مدل HARTT تفکیک و جدا شده و سپس با برازش بهترین تابع توزیع احتمالاتی و استانداردسازی آن مقادیر خشکسالی طبیعی تعیین می‏شوند. نتایج ارزیابی شاخص NGDI در دشت نجف‏آباد نشان داد که در سطح دشت در بازه ‏سال‎‏های 1992 تا 2000 شرایط خشکسالی طبیعی بر منابع آبهای زیرزمینی حاکم بوده است. با توجه به نتایج به دست آمده، شاخص NGDI ارایه شده قابلیت تعیین خشکسالی طبیعی در آبهای زیرزمینی و تفکیک اثرات انسانی از آن و پیش‏بینی خشکسالی از چندین ماه و یا حتی بیش از یک سال قبل از وقوع آن را دارا می باشد. این شاخص می‏تواند به عنوان یک ابزار مناسب برای مدیران به منظور کنترل و مدیریت بهتر منابع آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین، استفاده از این شاخص برای پیش بینی و سیستم های هشدار دهنده خشکسالی در برنامه ریزی های مدیریتی پیشنهاد می‏گردد.

    کلیدواژگان: آبهای زیرزمینی، HARTT، خشکسالی، سطح ایستابی
  • کریم نیسی، اصلان اگدرنژاد*، فریبرز عباسی صفحات 573-584
    هدف این پژوهش ارزیابی مدل SWAP در شبیه سازی عملکرد و بهره وری آب ذرت در شرایط مختلف مدیریت آب آبیاری و کود نیتروژن بود. بدین منظور، از داده های دو طرح تحقیقاتی مجزا، که در بخشی از مزارع پژوهشی موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر انجام شده بود، استفاده گردید. در آزمایش اول عوامل سطوح کودی در چهار سطح (N1: 100، N2: 80، N3:60 درصد نیاز کودی و N4: شاهد) و زمان تقسیط کود در دو روش (T1: سه تقسیط و T2: چهار تقسیط مساوی) و در آزمایش دوم مقدار آب آبیاری در چهار سطح (W1: 120، W2: 100، WI3: 80 و W4: 60 درصد نیاز آبی) و کود نیتروژن در چهار مقدار (N1: 100، N2: 80، N3:60 و N4: صفر درصد نیاز کودی) بررسی شدند. نتایج آماره RMSE نشان داد که مدل SWAP برای شبیه سازی عملکرد و بهره وری آب در آزمایش اول به ترتیب دارای خطای کم (55/0 تن در هکتار) و قابل قبول (25/0 کیلوگرم بر مترمکعب) و در آزمایش دوم به ترتیب دارای خطای کم (51/0 تن در هکتار) و زیاد (47/0 کیلوگرم بر مترمکعب) بود. دقت این مدل گیاهی برای شبیه سازی عملکرد و بهره وری آب در آزمایش نخست به ترتیب در دسته های عالی (NRMSE≤0.1) و خوب (0.1<NRMSE≤0.2) و در آزمایش دوم به ترتیب در دسته های عالی (NRMSE≤0.1) و ضعیف (0.3<NRMSE) قرار داشت. افزایش تقسیط کود نیتروژن از T1 به T2، سبب کاهش خطای شبیه سازی عملکرد از 6/6 به 4/4 درصد و بهره وری آب از 6/6 به 0/4 درصد شد. خطای شبیه سازی عملکرد در تیمارهای N1 الی N4 به ترتیب 11/0، 12/0، 14/0 و 17/0 درصد و در تیمارهای W1 الی W4 به ترتیب 12/0، 18/0، 12/0 و 12/0 درصد بود. ولی روند مناسبی بین تغییرات خطای بهره وری آب در تیمارهای مختلف مشاهده نشد. براساس کلیه نتایج، استفاده از مدل SWAP برای شرایط وجود کود نیتروژن پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: تنش آبی، تنش کودی، تقسیط کود، مدل سازی گیاهی، مدل کربن-محور
  • زهره فرجی، عباس کاویانی* صفحات 585-596
    محدودیت های موجود در سنسورهای ماهواره ها باعث عدم امکان دسترسی همزمان به باندهای حرارتی با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا می شود. روش های ریزمقیاس سازی حایز اهمیت هستند زیرا امکان دسترسی هم زمان به داده های حرارتی با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا را فراهم می کنند. پارامتر LST در حوزه کشاورزی از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا یکی از پارامترهای بسیار مهم در تخمین میزان تبخیر و تعرق گیاه است و در رشد و نمو گیاه تاثیر بسزایی دارد. تصاویر LST سنجنده مادیس با قدرت تفکیک مکانی 1000 متر و به صورت روزانه در دسترس می باشد، قدرت تفکیک مکانی کم در این تصاویر محدودیتی است که امکان استفاده از آن برای مدیریت کشاورزی در مزارع را غیر ممکن می کند. تغییرات رطوبتی زیاد در مناطق فاریاب باعث ایجاد خطا در پروسه ریزمقیاس سازی LST می شود. لذا این پژوهش با هدف ریزمقیاس سازی LST سنجنده مادیس از 1000 متر به قدرت تفکیک مکانی سنجنده OLI ماهواره لندست 8 (30 متر) در مناطق فاریاب انجام شده است. در ابتدا مدل DisTRAD برای ریزمقیاس سازی LST سنجنده مادیس در کشت و صنعت های امیرکبیر و میرزاکوچک خان اجرا شد که نتایج نشان دهنده عملکرد ضعیف مدل DisTRAD در ریزمقیاس سازی LST از 1000 متر به 30 متر است. در ادامه به منظور بررسی نتایج حاصل از ریزمقیاس سازی LST سنجنده مادیس توسط مدل های تخمین رطوبت خاک TOTRAM و OPTRAM از آماره RMSE استفاده شد. نتایج حاکی از آن است که مقدار میانگین RMSE در تصاویر ریزمقیاس سازی شده توسط مدل OPTRAM-TOTRAM، در حدود 53/2 درجه سانتی گراد کاهش نسبت به مدل DisTRAD را نشان می دهد. همچنین مقدار میانگین RMSE در 6 ماهه اول سال که آبیاری انجام شده است، نسبت به مدل DisTRAD، کاهش حدود 11/4 درجه سانتی گراد را نشان می دهد. در نتیجه استفاده از مدل OPTRAM-TOTRAM عملکرد بسیار بهتری را نسبت به مدل DisTRAD در ریزمقیاس سازی LST سنجنده مادیس در مناطق فاریاب نشان می دهد.
    کلیدواژگان: مدل DisTRAD، ماهواره لندست، NDVI، STR
|
  • Javad Alaei *, Mahdi Mokari, AmirHossien Ghaderi Pages 401-411

    Salinity and drought stresses is one of the serious problems in producing of agricultural products in many parts of the world, especially in arid and semi-arid regions. Based on this, a pot research was carried out in order to investigate the combined effects of salinity and drought stresses on yield and yield components of safflower in winter 2021 and spring 2022. A factorial experiment based on completely randomized design with three replications including; two factors of the amount of irrigation water and salinity was carried out. Three levels of irrigation water amount including full irrigation W0 =100% , W1 =75% and W2 = 50% water requirement and four levels of salinity including S0 = 0.7 (drinking water), S1 = 4, S2 = 8 and S3 =12 dS/m were applied in a sandy loam soil. The variance analysis results showed that salinity and drought stress on seed weight per plant, capitula per plant, seed per capitula, 1000 seed weight, water productivity were significant at one percent level. The highest simultaneous level of drought and salinity stresses reduced seed weight per plant and water productivity in compared to control treatment by 64.17% and 43.29% respectively. Increasing in salinity and drought stresses simultaneously, seed weight per plant decreased in compared to control treatment 45.19 and 61.1% , respectively. The results also indicated that the salinity threshold of irrigation water for reducing of safflower grain yield was obtained about 4 dS/m under deficit irrigation. In highest level of salinity, changing in irrigation level from W1 to W2, reduced water productivity by 27.63 percent. Changing in irrigation level from W0 to W1 and W1 to W2 was not reduced water productivity significantly under irrigation with non-saline water. Considering of findings in this research, it can be said that W1S0 is recommended for the study region.

    Keywords: Safflower, Saline threshold, Seed weight per plant, Water productivity
  • Hanieh Rostaminezhad Dolatabad, Sajad Shahabi *, MohamadReza Madadi Pages 413-427

    Accurate monitoring of groundwater levels and estimating their fluctuations in the future is of importance, especially in arid and semi-arid areas. regarding the high capabilities of AI-based models in the modeling of hydrologic phenomena, this research used the MP5 decision tree, in combination with the wavelet transform, to predict groundwater level fluctuations of the Kerman-Bagheyn plane. To develop the wavelet-decision tree (W-M5p) hybrid model, the wavelet transformation outputs were exported to the MP5 as inputs. Several statistical criteria, including coefficient of correlation (R), agreement index (Ia), and scattering index (SI), were used to evaluate the performance of the hybrid model compared to the single model. The results indicated that, even when the inputs of the hybrid model includes only the meteorological data from a synoptic station (the water level of previous periods were not used in the analysis), that the performance of the WM5P was superior to the single model in the prediction of groundwater fluctuations. The WM5P model with three months of forecast horizon with the Coif4 wavelet and decomposition level of 6 reduced the SI value from 0.6394 to 0.0181 and, at the same time, increased the Ia from 0.6898 to 0.9998. Consequently, the Coiflet4 with decomposition levels of 5 and 6 was the most efficient wavelet in the hybrid model for reliable estimation of the Kerman-Bagheyn plane groundwater level.

    Keywords: Data preprocessing, Water Table, Modeling, Artificial intelligence, Machine lrarning
  • Nader Koohi Chellehkaran *, Hamid Najafi Nejad, Elahe Kanani Pages 429-437

    In spite of the drought conditions and lack of water in most parts of Iran, fodder corn is one of the main producers of silage fodder in the country. For the purpose of investigating the effects of subsurface drip irrigation systems on fodder corn cultivation and determining the efficiency of water consumption, a split plot design was conducted at Jopar Kerman Agricultural Research Station for a period of two crop years using randomized complete block designs with three replications. In the research, three levels of irrigation (I1=100, I2=75, and I3=50 percent of the water requirement) were assessed as the main factor, and two depths of subsurface pipes with drippers (inline) were assessed as the submain factor. Among the treatments of different irrigation levels, the treatment of 100% water requirement obtained the highest yield by producing 77250kg/ha of wet fodder and 15447kg/ha of dry fodder. A 20% and 52% yield difference was observed between the 100% water demand treatment and the 75% and 50% water demand treatments. In terms of WP, there was a significant difference between the two treatments of 30 cm soil depth and 40 cm soil depth; the highest WP was observed in the 30 cm soil depth treatment. In both years of the study, the irrigation treatment of 50% of the water requirement had the lowest WP (average 1.2 kg/m3). Additionally, the average amount of water consumed by the treatments of 50, 75, and 100% of fodder corn water requirements was 3200, 4100, and 5200 m3/ha, respectively. As a result of the results of this research, it has been recommended that for the production of fodder corn in the Jopar Kerman region, a planting depth of 30 cm with a 100% water requirement under subsurface drip irrigation with a water consumption of 5200 m3/ha will be used

    Keywords: Depth of drip line, subsurface drip irrigation, Water Consumption, Water productivity
  • Seyedeh Naeime Seyedi, Ramin Fazloula *, Mohsen Masoudian, Eassa Kia Pages 439-451
    Evaporation is one of the most effective and massive loss factors in water resources, and with its accurate calculation, effective solutions can be implemented to reduce the effects of drought and to protect and efficiently manage water resources. In this research, the common experimental relationships in estimating the daily and monthly evaporation rate for four stations of Suleiman Tange, Mohavvateh Edareh Sari, Farim Sahra and Telmadarreh were investigated and evaluated based on the observed data of the evaporation pan, and the best experimental relationships for estimating the daily and monthly evaporation values was introduced. For this purpose, the 10-year statistics of the measured values of evaporation from the pan with the values calculated from the experimental methods of Meyer, Marciano, Shahtin, Hefner, Ivanov, and the American civil engineering office, with two-time scales, daily and monthly, with the aim of estimating losses due to evaporation it was compared from the lake level of Shahid Rajaei Sari Dam. Then, the performance of empirical relationships was evaluated based on MSE, R2 and EF statistics. The results of the evaluation of the experimental relationships of evaporation calculation showed that Meyer's method is the best relationship for estimating daily evaporation in the studied stations. After Meyer's empirical relation, Ivanov's relation was introduced as the best relation. The values of MSE, R2 and EF statistics in the estimation of monthly evaporation using Meyer's relation at Suleiman Tangeh station, which is the closest station to Shahid Rajaei dam, were obtained as 436.9, 0.97, and 0.3, respectively. Also, among the experimental methods used in this study, the American Civil Engineering Bureau method was determined as the weakest equation for estimating monthly evaporation at Suleiman Tangeh station.
    Keywords: Daily Evaporation, Monthly Evaporation, Evaporation pan, experimental equations
  • Amir Khashayar Mousavi, MohamadReza Dadashi, Seyed Mohsen Nabavi Kalat *, Saeeid Khavari Khorasani Pages 453-463

    In order to study the effect of deficit irrigation on antioxidant enzymes content, soluble carbohydrates, chlorophyll concentration and yield of two sweet corn cultivars a field experiment based on randomized complete block design (RCBD) arranged in factorial with three replications was conducted at the Education-Research Farm (With geographical position: 37°33' north, 59°11' east), Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran, during in cropping season 2018-2019. The experimental factors were included at three levels (0 (Full irrigation), 20 and 40% less than the irrigation requirement) and two sweet corn cultivars (Amylapop and Merit). The results showed that with increasing of deficit irrigation (increasing stress) content of catalase, peroxidase, superoxide dismutase enzymes and soluble carbohydrates increased. However, concentration of chlorophyll a, b and total, husked cob yield, dehusked cob yield and conservable grain yield decreased. The content of catalase, peroxidase, superoxide dismutase, husked cob yield, dehusked cob yield and conservable grain yield were higher in Amylapop cultivar than Merit. In general, the results of this research showed that the tested cultivars do not have the necessary stability under conditions. Therefore, applying the method of deficit irrigation in the studied cultivars it will be justified only if a 20 and 40 percent reduction in the amount of water used for this product is more beneficial than the reduction in yield.

    Keywords: Catalase, Cob yield, Conservable grain yield, Superoxide dismutase
  • Ghazaleh Ziaee, Hossein Babazadeh *, Niazali Ebrahimipak, Arash Tafteh, Kamran Eftekhari Pages 465-477

    Wheat, as one of the most important crops in Iran and all around the world, has taken a significant share of the area under cultivation and production. The lack of water resources in the dry climate of Iran makes it necessary to use the available water resources to the optimal level. The analysis of optimal water consumption in agricultural production is done by using the water efficiency index. In this study, rainwater productivity in rainfed wheat cultivation in Kurdistan province was estimated using the AquaCrop-GIS model. Performance information was collected from the Agricultural Products Insurance Fund in the six-year period from 2014-2015 to 2019-2020. Also, information from synoptic meteorological stations and the global soil data bank were used for the required basic information. The model results show a 90% agreement index in the simulation process. Also, according to the average water productivity index calculated by the model, a zoning map of the areas prone to rainfed wheat cultivation was presented. Kamyaran district, having an average water productivity index of 0.68 kg/m3, was identified as the most suitable part of the province for dry wheat cultivation. According to the special conditions of Kurdistan province, it is suggested that the development of the cultivated area should be done according to the priority of more susceptible areas and based on the rainwater productivity index in the province.

    Keywords: AquaCrop-GIS, Kurdistan, Rainfed cultivation, Water productivity, Wheat
  • Fariba Ahmadi Dehrashid, Majid Heydari *, Mehdi Yasi, Alireza Khoshkonesh Pages 479-491
    Floodplain vegetation can alter the flow characteristics of a river through the application of redundant drag forces. In this study, turbulence characteristics and flow structure were investigated under the influence of partially double-layered vegetation in a compound channel. To investigate the phenomenon, a three-dimensional numerical model was used to solve the Navier-Stokes equations and track the evolution of the free surface. To ensure the performance of the model, the numerical results were validated using data from previous experimental studies. The validation results showed that this model captured the flow dynamics with high accuracy. In the next step, the model was used to predict the free surface fluctuations and velocity field of the steady flow in the layered vegetated floodplains. The modeling results showed that the formation of a velocity gradient at the interface between the main channel and the floodplain can lead to the development of secondary flows and the mass and momentum exchange at this interface. In addition, turbulent kinetic energy and turbulent dissipation of the flow through vegetation in floodplains was observed in the numerical results. It was concluded that the layered vegetation can increase the flow turbulence and the dissipation rate of the flow energy. The maximum values of turbulence kinetic energy and turbulence intensity were observed at the interface between the floodplain and the main channel. Therefore, the flow disturbance at the interface between the floodplain and the main channel may increase the mass and momentum exchange in this region.
    Keywords: Compound channel, Double-layer vegetation, Turbulence Intensity, Turbulent kinetic energy, Velocity profile
  • Ali Bagheri * Pages 493-503
    Stage -discharge rating curve is mainly developed from measured data in any hydrometry station. Measured data usually obtain in low to medium flow discharge, because in most cases it is very difficult to measure the flow discharge during flood. Therefore, the stage-discharge is extrapolated beyond the measured data to compute the flood which may estimate low or higher value. This is because during the high flow, the bed form is developed which causes the flow resistance to change. In order to establish a better stage - discharge rating curve, it is important to apply methods which consider the bed form resistance. In this research, Einstein-Barbarossa, Shen, White, Engelund and Brownlie methods were used to complete the final part of the Stage- discharge rating curve obtained from the measurement at the Ablo hydrometry station located on the nekarud river or to construct the Stage – discharge rating curve at the mentioned station. After collecting the required data including river cross section, discharge and related stage and bed material gradation in this station and calculating the corresponding Stage – discharge using the mentioned methods in the water year 2021-2022, various statistical comparisons were made between calculated and measured discharges. The results showed that the Einstein-Barbarossa method has the lowest absolute mean error of 6.9 and minimum root mean square error of 2.7 compared to other methods.
    Keywords: Stage-discharge rating curve, Bed form, Ablo hydrometry station, Nekarud, Mazandaran
  • Mohammad Mohammadi Hashemi, Bahram Saghafian *, Mahmoud Zakeri Niri, Mohsen Najarchi Pages 505-515
    Hydrological response is one of the most important issues in watershed studies. Various researches have been performed in order to determine the hydrological response, including the kinematic wave model, and the results indicate the advantages and disadvantages of the models. In this paper, the numerical and analytical methods of solving the kinematic wave equation were investigated and the results were evaluated in a laboratory watershed. So, the finite difference method was used in the framework of HEC-HMS software, and to evaluate the analytical method, by the kinematic wave equation and using GIS software, the flow routing in the laboratory watershed were investigated. The results of the two mentioned methods were placed next to the results of the time-area method in the HEC-1 model, and finally the results of these three methods were compared with the observational results of the rainfall-runoff events in the laboratory watershed. The error of the kinematic wave analytical model, the kinematic wave numerical model and the HEC-1 model in determining the maximum flow rate, according to the relative error index, was about one percent. Also, according to Nash-Sutcliffe index, the kinematic wave analytical model had the best performance with a value of 0.926 and the numerical solution of the kinematic wave with a value of 0.838 was weak compared to the other two models in derivation of the hydrograph. However, the regression index of the HEC-1 model was 0.944 and analytical method with a value of 0.932 ranked second, and the numerical model of the kinematic wave with a value of 0.899 was ranked third.
    Keywords: Analytical Solution, Hydrological response, Kinematic Wave, Numerical Solution, V-shaped watershed
  • Reza Najmi Azad *, Firouz Mohammadi, SEYED MAHDI SAGHEBIAN Pages 517-528

    Local energy loss is one of the basic design parameters of underground aqueducts or culverts. So far, numerous studies have been performed in this regard, and several formulas have been developed to predict the local energy loss coefficient. Previous studies have shown that the energy loss coefficient is a parameter dependent on the hydraulic variables of the flow and culvert geometry. However, due to the uncertainty in the phenomenon, the existing relationships have not led to comprehensive and accurate results. In this study, several models were developed by considering different input parameters by using experimental data to predict the local energy loss coefficient in slope-tapered culverts and the efficiency of the intelligent method of Gaussian Process Regression (GPR) as a kernel-based approach was evaluated. The results were compared with Gene Expression Programming (GEP) method. Also, for determining the effect of input variables, sensitivity analysis was performed. The results proved the high efficiency of the method used in the research in estimating the energy loss coefficient. The results of GPR modeling showed that the model with input parameters of Froude number (Fr), ratio of water depth to culvert diameter (Hw/D), and reducer length (Lr) is the superior model. In this case, the evaluation criteria values for the test data series were obtained as CC=0.85, DC=0.799 and RMSE=0.2. Also, by performing sensitivity analysis, it was observed that Froude number has the most impact on the local loss coefficient and could cause a significant increment in model efficiency. The use of the Froude number increased the accuracy of modeling by almost 40%.

    Keywords: Energy loss coefficient, GEP, Kernel-based approach, Sloped culvert
  • MohammadMahdi Jafari, Abdolmajid Liaghat *, Soheila Mohtashami Pages 529-544

    In order to plan and make correct policies in agricultural sector in terms of sustainable application of water resources and ensuring food security and self-sufficiency in the production of strategic products such as wheat, it is necessary to make an accurate prediction of dryland wheat yield. Recently, use of artificial intelligence methods for this purpose has increasingly attracted researchers' attention. In this study, the performance of three ANN algorithms, BR, GD, and LM were evaluated and compared to estimate dryland wheat yield. Meteorological data (2004-2018) from 10 meteorological stations, located in Kermanshah province, were used as input data in the proposed models. After determining the correlations between meteorological parameters and dryland wheat yield, relative humidity (RH) and precipitation (P) variables under three different input data combinations were used in the proposed models. Comparison of the predicted and observed data of dryland wheat yield showed acceptable performance of all three models. The R2 values of training step for the best combination of input data for the ANN algorithms (BR, GD and LM) were 0.85, 0.64 and 0.74, respectively, and the RMSE values were 0.09, 0.16 and 0.18 tons per hectare, respectively. Comparison of the results of different input data combinations showed that the P parameter has the most importance in predicting the yield of dryland Wheat, however, the use of P and RH data simultaneously as the third scenario leads to the highest accuracy. Finally, the BR algorithm by combining the inputs of P and RH with R2 and RMSE values for the test data equal to 0.85 and 0.09 ton/ha respectively, as the optimal model in estimating the drtyland Wheat Yield compared to other algorithms and input combinations were known.

    Keywords: Feedforward Neural Network, Intelligent models, Learning algorithms, prediction, Rainfed Wheat
  • Tayebe Darjani, Mohammad Bijankhan *, Hadi Ramezani Etedali Pages 545-560

    In this study, the energy footprints of the surface, drip, and sprinkler irrigation systems were investigated. In this regard, the water requirements of 15 different crops were considered in Alborz province. The data of the wells of Alborz province, the data of the ground water level of the observation wells located in the Alborz plain in the statistical period of 2019 were collected from the regional water authority of Alborz province. The water table and dynamic level of 11 wells were checked and calculated.. The required electric power to pump the water on the ground was then calculated. Taking both static and dynamic water levels, the electric energy required for different irrigation systems was calculated according to the net water requirement and consumed energy of the water losses. Also, taking three scenarios for the return flow to the aquifer and irrigation non-useful losses, the return flow to the aquifer and the associated energy footprint were calculated for both static and dynamic groundwater levels. Results indicated that the highest energy loss is related to surface irrigation and the lowest amount is related to drip irrigation.the irrigation useful losses calculated using the dynamic water level were always higher than that calculated by the static water level. For example, the amount of useful irrigation losses of the dynamic and static water levels of alfalfa crops (40% of the useful losses of drip irrigation) is about 15 and 11 (m3/ha), respectively. Also, the highest and the least irrigation useful losses were obtained for horticultural and summer crops respectively. The highest amount of losses in horticultural crops, agricultural crops and vegetable crops is related to walnut, alfalfa and onion, respectively, and the lowest losses in horticultural crops, agricultural crops and vegetable crops is related to grape, barley and spring cucumber, respectively.

    Keywords: Dynamic groundwater level, Static groundwater level, useful losses, energy footprint
  • Mustafa Goodarzi *, GholamReza Goodarzi Pages 561-572

    In addition to the over extraction of groundwater resources, one of the problems with sustainable use of groundwater, especially in the arid areas, is the occurrence of successive droughts. Therefore, an important challenge in managing groundwater resources, is to consider the effects of drought in the hydrological system. In this study, due to the necessity of separating human activities from natural droughts, a new groundwater drought index was developed and its capability evaluated in the Najaf Abad plain. In the new index, first, the effects of human activities, such as groundwater extraction or land use changes, were separated by HARTT model, and then the natural drought values are determined, by fitting the best probabilistic distribution function and standardizing that. The results of the evaluation of NGDI index in the Najafabad plain showed that, natural drought conditions prevailed over the groundwater resources in the plain between 1992 and 2000. According to the obtained results, the NGDI index provides the ability to determine the natural drought in the groundwater and distinguish the human effects from it and predict drought from several months or even more than a year before it occurs. This index can be used as an appropriate tool for managers to better control and manage groundwater resources. Therefore, the use of this index is recommended in management strategies for prediction and drought warning systems.

    Keywords: Groundwater, HARTT, Drought, groundwater level
  • Karim Neysi, Aslan Egdernezhad *, Fariborz Abbasi Pages 573-584
    The purpose of this research was to evaluate the SWAP model in simulating the yield and water productivity of corn under different conditions of irrigation water and nitrogen fertilizer management. For this purpose, the data from two separate research projects were used. In the first research project, fertilizer in four levels (N1: 100, N2: 80, N3: 60 percent of fertilizer requirement and N4: control) and fertilizer splitting (T1: three and T2: four equal splitting) and in the second project, the factors of irrigation water amount in four levels (W1: 120, W2: 100, WI3: 80 and W4: 60% of water requirement) and nitrogen fertilizer in four amounts (N1: 100, N2: 80, N3: 60 and N4: zero percent of fertilizer requirement) were considered. The results showed that the SWAP model for simulating yield and water productivity in the first project provided low (0.55 ton.ha-1) and acceptable (0.25 kg.m-3) errors, respectively, and in the second project has low (0.51 ton.ha-1) and high (0.47 kg.m-3) error, respectively. The accuracy of this crop model for simulating the yield and water productivity in the first project was in the excellent (NRMSE≤0.1) and good (0.1<NRMSE≤0.2) categories, respectively, and in the second plan, in the excellent (NRMSE≤0.1) and poor (NRMSE<0.3) categories, respectively. Splitting of nitrogen fertilizer from T1 to T2 caused a decrease in yield simulation error from 6.6 to 4.4% and water productivity from 6.6 to 0.4%. The yield simulation error in treatments N1 to N4 were 0.11, 0.12, 0.14 and 0.17 percent, respectively and in treatments W1 to W4 were 0.12, 0.18, 0.12 and 0.12 percent, respectively. There was no proper trend between the changes of water productivity error in different treatments. Based on the results, application of the SWAP model is suggested for the presence of nitrogen fertilizer.
    Keywords: water stress, Fertilizer Stress, Fertilizer Splitting, Crop Modeling, Carbon-driven Model
  • Zohreh Faraji, Abbas Kaviani * Pages 585-596
    The limitations of satellite sensors make it impossible to access thermal bands with high spatial and temporal resolution simultaneously. Therefore, downscaling methods are essential because they provide simultaneous access to thermal data with high spatio-temporal resolution. LST parameter is critical in agriculture, it is one of the most important in estimating the amount of evapotranspiration and significantly impacts crop growth. LST images of the MODIS with spatial resolution of 1000 meters are available daily. Still, the low spatial resolution in these images is a limitation that makes it impossible to use for agricultural management. On the other hand, high humidity changes in irrigated regions cause errors in LST downscaling process. this research was carried out with the aim of downscaling the LST of the MODIS sensor from 1000 meters to OLI resolution from Landsat 8 satellite (30 meters) in irrigated regions. In the first stage, the DisTRAD model was implemented for the downscaling of the LST of MODIS in Amirkabir and Mirzakoochak Khan Farms. The results show the poor performance of the DisTRAD model in the downscaling of LST from 1000 meters to 30 meters. Next, to check the results of LST downscaling of the MODIS by TOTRAM and OPTRAM soil moisture estimation models, the root mean square error (RMSE) statistic was used. The results indicate that the average value of RMSE in the downscaled images by the OPTRAM-TOTRAM model shows a decrease of about 2.53°C compared to the DisTRAD model. Also, the average value of RMSE in the first six months of the year when irrigation has been done, compared to the DisTRAD model, shows a decrease of about 4.11 °C. As a result, the use of the OPTRAM-TOTRAM model offers much better performance than the DisTRAD model in downscaling the LST of the MODIS in irrigated regions.
    Keywords: DisTRAD model, Landsat, NDVI, STR