فهرست مطالب

  • سال دوم شماره 1 (پاییز 1391)
  • تاریخ انتشار: 1391/08/23
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سمیه امیری، مهدی قیصری، بیتا مروج الحکامی صفحه 1
    تخمین صحیح نیاز آبی گیاهان برای حفاظت از منابع آبی کشور بسیار مهم است. لیکن در بیشتر مطالعات انجام شده در ایران برای تخمین تبخیر- تعرق گیاه از آمار بلند مدت هواشناسی استفاده می شود. این در حالی است که حتی داده های همزمان ایستگاه های هواشناسی غیرکشاورزی می تواند به کم یا فرآبرآورد تبخیر- تعرق گیاه منجر شود. بنابراین ضرورت دارد کارشناسان و متخصصان آبیاری از میزان خطای برآورد تبخیر- تعرق محاسبه شده با استفاده از آمار بلند مدت هواشناسی آگاه باشند. هدف از این مطالعه، ارزیابی دقت تخمین تبخیر- تعرق گیاه مرجع با استفاده از آمار بلند مدت هواشناسی به جای آمار همزمان در مدیریت های آبیاری قطره ای و بارانی بود. به این منظور، آمار سال های 1995 تا 2009 در سه ایستگاه هواشناسی اصفهان، هواشناسی کبوترآباد اصفهان و فرودگاه شهید بهشتی اصفهان برای ارزیابی انتخاب شد. نتایج نشان داد حداکثر مقدار خطای میانگین مربعات نسبی (n-RMSE) در صورت استفاده از آمار بلندمدت هواشناسی (تخمینی) به جای آمار همزمان هواشناسی (واقعی) برای محاسبه تبخیر- تعرق در مدیریت آبیاری قطره ای 24 درصد، در مدیریت آبیاری بارانی 18 درصد، در فصل بهار 22 درصد، در فصل تابستان 20 درصد، در فصل پاییز 44 درصد و در فصل زمستان 56 درصد بدست آمد. بر پایه نتایج این مطالعه، آمار بلندمدت هواشناسی قابلیت کاربرد در مدیریت کم آبیاری را ندارند. از سویی با توجه به حساسیت بیشتر سیستم آبیاری قطره ای به تنش رطوبتی در مقایسه با سیستم آبیاری بارانی، استفاده از آمار بلندمدت در تخمین تبخیر- تعرق به منظور برنامه ریزی آبیاری قطره ای، توصیه نمی شود. در نهایت، استفاده از ایستگاه های هواشناسی اتوماتیک و استفاده از آمار همزمان برای مدیریت آبیاری دقیق، بویژه برای اعمال مدیریت کم آبیاری در شرایط بحران کمبود آب توصیه می شود
    کلیدواژگان: آبیاری هوشمند، ایستگاه هواشناسی اتوماتیک، تبخیر، تعرق، نیاز آبی
  • مرتضی بهزادفر، سید حمیدرضا صادقی، محمد جواد خانجانی، زینب حزباوی صفحه 13
    عوامل متعددی بر تعیین و تغییر فرآیند تولید رواناب و ایجاد فرسایش خاک موثر هستند. لیکن نقش بسیاری از این عوامل مانند فرآیندهای انجماد و ذوب به خوبی مدنظر قرار نگرفته است. از این رو، پژوهش حاضر با هدف شبیه سازی و تبیین اثرات چرخه انجماد- ذوب در خاک تحت شرایط شبیه سازی باران بر تولید رواناب و رسوب انجام گرفت. پس از تحلیل شرایط دمای هوا و اعماق مختلف خاک حاکم بر منطقه مادری و تعیین عمق هدف 10 سانتی متر و القاء انجماد به مدت سه روز و ذوب به مدت دو روز، واقعه بارشی با شدت 2/1 میلی متر در دقیقه و با تداوم 30 دقیقه بر تیمارهای آزمایشی و در آزمایشگاه شبیه ساز باران و فرسایش خاک دانشگاه تربیت مدرس شبیه سازی شد. نتایج به دست آمده، رفتار معنی دار و متفاوت خاک متاثر از انجماد و چرخه انجماد- ذوب را تایید کردند.
    به نحوی که زمان شروع رواناب در تیمارهای انجماد و انجماد- ذوب به ترتیب 74/2 و 25/3 برابر نسبت به تیمار شاهد کاهش نشان داد. همچنین، تیمارهای مذکور به ترتیب 46/1 و 16/1 برابر، تولید رواناب و 92/11 و 65/2 برابر، تولید رسوب را افزایش دادند. عملکرد لنزهای یخی و جبهه یخ بندان و ایجاد رطوبت نزدیک به اشباع پس از تکمیل چرخه، از مهم ترین عوامل موثر در رفتار متفاوت خاک تحت چرخه انجماد- ذوب ارزیابی شدند
    کلیدواژگان: دمای خاک، رواناب، فرسایش خاک، لنزهای یخی، یخ بندان خاک
  • امین فلامکی، مهناز اسکندری صفحه 25
    آلودگی منابع آب و خاک یکی از چالش های مهم استفاده بهینه از این منابع در سرتاسر جهان است. ضریب توزیع (Kd) نه تنها یک پارامتر کاربردی در مدلسازی انتقال آلاینده ها در خاک است، بلکه در ارزیابی ریسک آلودگی منابع آب و خاک نیز کاربرد دارد. مدل های پارامتریک، معمول ترین روش کمی برای تخمین Kd هستند. لیکن معمولا ضریب همبستگی این مدل ها اندک است. درحالیکه مقدار تخمینی این پارامتر می تواند باعث اشتباه قابل توجه در پیش بینی مهاجرت آلاینده ها در آبخوان و یا انتخاب روش پایش محیط آلوده شود. هدف از این پژوهش، بررسی توانایی شبکه های عصبی مصنوعی در مدلسازی ضریب توزیع فلزات سنگین و بهبود دقت تخمین آن بود. بدین منظور، سه نوع شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (MLP)، توابع پایه شعاعی (RBF) و شبکه های سلسله مراتبی (HN) و دو فلز سنگین کروم و کادمیوم، برای مدلسازی انتخاب شدند. ابتدا داده های جمع آوری شده به دو دسته آموزش و آزمون تفکیک شدند که یک دسته برای آموزش شبکه ها بکار رفت و با دسته دیگر دقت شبکه های تعمیم یافته ارزیابی شد. بهترین هندسه شبکه نیز با روش آزمون و خطا بدست آمد. نتایج مدلسازی برای فلز کروم نشان داد که هر دو شبکه MLP و RBF، بسیار توانمند عمل کرده اند و برتری نسبی در تخمین Kd با شبکه MLP بوده است. هرچند تعداد داده های کاربردی برای آموزش شبکه ها زیاد نبود (حداقل 9 و حداکثر 16 داده)، لیکن نتایج نشان داد که این تعداد کم برای مدلسازی کفایت می کند. این یافته گامی موثر در تخمین Kd است چراکه افزون بر زمان بر و هزینه بر بودن اندازه گیری مستقیم آن، در هر پروژه نیز معمولا تعداد اندکی نمونه در اختیار است. نتایج مدلسازی تخمین Kd(Cd) با شبکه های عصبی مصنوعی نیز نشان دهنده برتری شبکه MLP در مدلسازی بود. این شبکه ها توانستند مقدار ضریب همبستگی بین مقادیر واقعی و پیش بینی شده را به طور قابل-توجهی افزایش دهند و از 37/0 در مدل پارامتریک برازش داده شده به داده ها، به 63/0 برسانند
    کلیدواژگان: شبکه های عصبی مصنوعی، ضریب توزیع آب، خاک، کادمیوم، کروم
  • میلاد نوری، مهدی همایی، محمد بای بوردی صفحه 37
    ارزیابی کمی ویژگی های هیدرولیکی خاک های آلوده به مشتقات نفتی برای حفاظت بهینه از منابع آب و خاک ضروری است. هدف از این پژوهش بررسی اثر حضور نفت سفید بر ویژگی های هیدرولیکی خاک بود. بدین منظور، منحنی های نگهداشت و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک برای نفت سفید و آب به ترتیب به وسیله ی دستگاه ستون آویزان و روش بار ثابت تعیین شدند. پارامترهای منحنی های نگهداشت خاک، برای آب و نفت سفید بر اساس مدل های ون گنوختن، بروکس-کوری و کمپبل برآورد شد. هدایت هیدرولیکی غیر اشباع به عنوان تابعی از پتانسیل ماتریک خاک به وسیله ی مدل های معلم-ون گنوختن، معلم - بروکس -کوری، بوردین - بروکس-کوری و کمپبل تعیین شد. نتایج نشان داد به دلیل کشش کمتر نفت سفید، این سیال نسبت به آب با نیروی کمتری در خاک نگهداشت می شود. همچنین، مقدار پارامترهای توزیع تخلخل تقریبا بدون تغییر و نقطه ورود هوا در سیستم دو فازی نفت سفید-هوا نسبت به آب-هوا افزایش یافت.نسبت پتانسیل ماتریک خاک برای نفت سفید 48/0 پتانسیل ماتریک خاک برای آب در یک حجم مایع خاک یکسان بود. مقدار فاکتور مقیاسی لورت 39/0 و فاکتور مقیاسی پیشنهاد شده در این پژوهش 49/0 بود که نشان می دهد فاکتور مقیاسی پیشنهادی با دقت بیشتری منحنی نگهداشت سیالات را برآورد می کند. همچنین به دلیل لزوجت بیشتر نفت سفید و نگهداشت کمتر خاک برای این سیال، هدایت هیدرولیکی اشباع و غیر اشباع خاک برای نفت سفید کمتر از آب بود
    کلیدواژگان: فاکتور مقیاسی، مدلهای هیدرولیکی خاک، منحنی نگهداشت خاک، نفت سفید
  • مهرناز زرداری، پرویز فتحی صفحه 49
    محدودیت منابع آب در کشورهای واقع در مناطق خشک و نیمه خشک، رشد روزافزون جمعیت و توسعه شهرنشینی و فشار بر منابع آب متعارف، در کنار مشکلات و هزینه های دفع بهداشتی فاضلاب ها باعث رویکرد به سمت استفاده از پساب در بخش کشاورزی شده است. پژوهش ها نشان داده که از میان روش های مختلف آبیاری، روش آبیاری قطره ای بهترین سازگاری را با کاربرد پساب دارد. با این وجود بزرگترین مشکل کاربرد پساب در آبیاری قطره ای گرفتگی قطره چکان هاست. به منظور بررسی اثر شستشوی هفتگی بر عملکرد قطره چکان ها در شرایط آبیاری با پساب،یک مدل فیزیکی آبیاری قطره ای طراحی و ساخته شد. در اینپژوهش از چهار نوعقطره چکان میکروفلاپر، نتافیم، لوله قطره چکان دار و آنتیلکو که از کاربردیترین قطره چکان ها در آبیاری تحت فشار محسوب می شوند، استفاده شد. نتایج نشان داد که تیمار مدیریتی شستشو باعث افزایش آبدهی،یکنواختی پخش،یکنواختی پخش مطلق، یکنواختی کریستیان سن و کاهش ضریب تغییرات دبی تمامی قطره چکان ها در شرایط آبیاری با پساب می شود. این افزایش بستگی به نوع قطره چکان ها داشته که در این میان بیشترین تاثیر را بر روی قطره چکان آنتیلکوگذاشت. همچنین بررسی نتایج نشان داد که در شرایط استفاده از پساب، قطره چکان نتافیم و میکروفلاپر به ترتیب با5/8 و 8/27 درصد کاهش، کمترین و بیشترین کاهش دبی را داشتند. قطره چکان نتافیم در شرایط استفاده از پساب و تیمار مدیریتی شستشو دارای عملکرد بالایی بوده و در دراز مدت نسبت به سایر قطره چکان ها برتری دارد
    کلیدواژگان: پساب تصفیه شده، سیستم آبیاری قطره ای، شستشو، یکنواختی پخش
  • شیرکو ابراهیمی محمدی، سید حمیدرضا صادقی، کامران چپی صفحه 61
    هر چند بررسی تغییرات زمانی و مکانی مولفه های هیدرولوژی اساس مدیریت صحیح و کارآی منابع آب و خاک در مقیاس حوزه آبخیز محسوب می شود، لیکن این مهم کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بر همین اساس، در این تحقیق میزان آورد رواناب، رسوبات معلق و مواد مغذی محلول (نیترات و فسفات) از طریق ورودی های فعال دریاچه زریوار محاسبه و تغییرات زمانی و مکانی آن ها بررسی گردیده است. برای این منظور، 8 نقطه نمونه برداری روی 7 ورودی دریاچه از فروردین 1390 تا اردیبهشت 1391 مورد پایش روزانه در شرایط جریان پایه و هم چنین نمونه برداری با فواصل زمانی یک ساعت در طول رگبارها قرار گرفت. طی سال 1390، میزان آورد رواناب، رسوب معلق، نیترات و فسفات ورودی به دریاچه به ترتیب برابر با 7/9 میلیون مترمکعب و 8/685، 4/25 و 15/1 تن بود. با وقوع 7 رگبار در دو دوره در این مدت به ترتیب 6/1 میلیون متر مکعب رواناب، 8/685 تن رسوب معلق، 4 تن نیترات و 211 کیلوگرم فسفات به دریاچه حمل گردید. در حالت آب پایه 1/8 میلیون مترمکعب رواناب، 65/718 کیلوگرم رسوب معلق، 4/21 تن نیترات و 35/944 کیلوگرم فسفات وارد دریاچه شد. نتایج تحقیق حاکی از مشارکت مکانی بسیار بیش تر بخش های شمالی حوزه آبخیز دریاچه زریوار در آورد رواناب و نیترات بود. همچنین بیش ترین آورد رسوبات معلق از بخش های شمالی و غربی دریاچه بود. در حالی که بخش غربی دریاچه بیش ترین آورد فسفات را داشت. از نظر زمانی نیز بیش ترین آورد رواناب، رسوب -معلق، نیترات و فسفات به ترتیب در فصول بهار و زمستان اتفاق افتاد. همچنین، حدود 82 درصد رسوب معلق در دوره مطالعاتی طی یک بارش بهاره 50 ساعته وارد دریاچه زریوار شده که نشان گر تغییر پذیری بسیار زیاد رسوب معلق در شرایط رگبار و ضرورت لحاظ آن در مدیریت منابع آب و خاک در حوزه آبخیز بسته این دریاچه است
    کلیدواژگان: مواد مغذی، رواناب، رسوب معلق، مقیاس زمانی، دریاچه زریوار
|
  • Samia Amiri, Mahdi Gheysari, Bita Movavejalahkami Page 1
    Proper estimation of crop water requirement is very important for water resource conservation in Iran. However, in most studies in Iran, the estimation of evapotranspiration is based on long-term weather data. However, use of simultaneous weather data of a non-agricultural weather station may underestimate or overestimate the crop water requirement. Therefore, it is essential for irrigation specialist to be aware of the error of evapotranspiration calculated by long-term weather data. The objective of this study was to evaluate accuracy of evapotranspiration of reference crop using long-term weather data in comparison with simultaneous weather data in drip and sprinkler irrigation. The period was designated to be from 1995 to 2009 in Isfahan weather station, Kabootarabad weather station and Shahid Beheshti airport weather station. The maximum value of n-RMSE using long-term weather data in comparison to simultaneous weather data were 24% for trickle irrigation and 18% for sprinkler irrigation management, 22% in spring, 20% in summer, 44% in fall and 56% in winter. According to results of this study, the application of long-term weather data in deficit irrigation management is not recommended. On the other hand, due to sensitivity of trickle irrigation to water stress, the application of long-term weather data for estimating of evapotranspiration in irrigation scheduling is not recommended. Finally, application of automatic weather stations and simultaneous weather data for accurate irrigation management particularly in deficitirrigation management in critical situation of water shortage is recommended.
    Keywords: automatic weather station, crop water requirement, evapotranspiration, smart irrigation
  • Morteza Behzadfar, Seyed Hamid Reza Sadeghi, Mohammad Javad Khangani, Zeinab Hazbavi Page 13
    Many factors affect soil erosion and runoff generation. However, the role of some factors such as freeze-thaw (FT) processes has not been well considered yet. The present study therefore aimed to simulate and explain the effect of FT cycle on runoff generation and sediment yield under rainfall simulation condition. Towards this attempt, air and different soil depth temperatures were analyzed in natural condition and 10 cm soil depth was targeted for the soil laboratory experiments. A FT cycle with three and two days for freezing and thawing was taken place. The rainfall storm with 1.2 mm/min and 30 min duration was simulated and conducted for three treatments in soil erosion and rainfall simulation laboratory of Tarbiat Modares University. The results showed that the induced FT cycle soil had a distinct and significant behavior and different from that seen for the control plot. So that, the times of runoff generation in freezed and FT cycle treatments were 2.74 and 3.25 times less, respectively, compared to that reported for the control plots. The runoff volume and sediment yield were also respectively reported in turn of 1.46 and 1.16 and, 11.92 and 2.65 times more for freezed and FT cycle induced treatments compared to those recorded for control plots. Ice lenses and frost heaves plus creating situations close to soil saturation after FT cycle were the most effective factors in distinct behavior of soil induced by Freezingand FT cycle.
    Keywords: ice lenses, runoff, soil erosion, soil freezing, soil temperature
  • Amin Falamaki, Mahnaz Eskandari Page 25
    Contamination of soil and water resources is a major concern for optimal use of these resources worldwide. The so-called distribution coefficient (Kd) is an applied parameter not only for modeling contaminant transport in soil but also for risk analysis of soil and water resources contamination. The most common quantitative model for estimating Kd is parametric method. The correlation coefficient of this model is usually low, however, the predicted Kd values may cause significant inaccuracy in predicting the impacts of contaminant migration or siteremediation options. The objective of this study was to investigate application of artificial neural networks (ANN) for improving Kd prediction of heavy metals. Consequently, three ANN types including multi layer perceptron (MLP), redial basis function (RBF) and hierarchical networks (HN) and two heavy metals of Chromium (VI) and cadmium were used for modeling purposes. The collected data were first divided into two training and test groups. The first group was used to train ANN and the second to evaluate generalized ANN models. The most suitable geometry of networks were obtained with trial and error procedure. The results of modeling Kd(Cr) revealed that both MLP and RBF networks are reasonable tools, but MLP was more accurate than RBF. Although the applied input data for training networks were not so much (at least 9 and the maximum of 16), but they were sufficient for modeling Kd(Cr). This finding is a promising result because direct measurement of Kd is expensive and time consuming. Further, usually limited numbers of available data are existing in each case. The results of predicting Kd(Cd) approved the preferences of MLP for modeling purposes. The ANN model can significantly enhance the correlation coefficient between predicted and measured data form 0.37 of parametric method to 0.63.
    Keywords: Artificial neural networks, cadmium, chromium, soil–water distribution coefficient
  • Milad Nouri, Mehdi Homaee, Mohammed Bybordi Page 37
    Quantitative assessment of soils hydraulic properties that are contaminated with oils is crucial for optimal soil and water resources conservation. The objective of this study was to investigate Kerosene effect on soil hydraulic properties. For this purpose, the soil retention curves and saturated hydraulic conductivity of Kerosene and water were determined by hanging column and constant head method, respectively. The soil retention curve parameters were obtained based on van Genuchten, Brooks-Corey and Campbell’s models. Unsaturated soil hydraulic conductivity for both fluids were predicted based on Mualem- Brooks-Corey, Burdine- Brooks-Corey, Mualem-van Genuchten and Campbell’s functions. The results indicated that Kerosene was retained less than water owing to its negligible surface tension, yielding less needed tension to drain kerosrene out from soils. Moreover, the magnitudes of the pore-size distribution parameters remained mostly unchanged and the bubbling pressure parameters were increased in Kerosene-air system compares to water-air system. The Kerosene-water matric potential ratio at the same soil fluid quantity was 0.48. The Leverett’s and suggested scale factors were determined 0.39 and 0.49, respectively, which indicates the soil fluid retention curves were appropriately scaled based on the recommended scale factor. Due to high kinematic viscosity of Kerosene and low soil retention for Kerosene, the saturated and unsaturated soil hydraulic conductivity of Kerosene was less than that of water.
    Keywords: Kerosene, scaling factor, soil hydraulic models, soil retention curve
  • Mehrnaz Zardari, Parviz Fathi Page 49
    Limitation of water resources in countries that are located in arid and semi-arid areas, urbanization development and population growth and pressure on conventional water resources, besides the difficulties and sanitation costs, caused more attention towards using wastewater in agriculture. Several investigations have shown that among different irrigation methods, drip irrigation has the best compatibility with wastewater applications. However, emitters clogging is the most important disadvantages of wastewater application in drip irrigation. To investigate the effect of weekly flushing on performance of emitters when using treated wastewater, a physical model of drip irrigation system was designed and constructed. Consequently, four prevalent types of emitters including Microflapper, Netafim, Emitting pipe and Antelco were selected and used. The results showed that flushing management treatment cause to increase the discharge rate, distribution uniformity, absolute distribution and Christiansen uniformity coefficient and to reduce the coefficient of variation of all the emitters when treated wastewater was applied. However, this increasing was depended on the type of emitters, such that the largest impact was obtained on Antelco emitter. The result further showed that Netafim and Microflapper dripper, with 8.5 and 27.8 percents, respectively, have the minimum and maximum discharge reductions when treated wastewater was used. Netafim dripper had high performance when flushing management practice was applied and it proven to have better performance than other emitters for long time period.
    Keywords: drip irrigation system, distribution uniformity, flushing, treated wastewater
  • Shirko Ebrahimi Mohammadi, Seyed Hamidreza Sadeghi, Kamran Chapi Page 61
    Although spatial and temporal variability of hydrological parameters are the main inputs for effective soil and water resources management in watershed scale, but this important subject has been scarcely taken into account. Hence, the runoff, suspended sediment and nutrient (Nitrate and Phosphate) yields from main tributaries of the Zarivar Lake were determined and their spatial and temporal variations were also investigated. A number of eight sampling points on the seven lake tributaries were monitored from March 2011 to April 2012 under base flow condition by daily sampling and event bases by hourly sampling intervals. The total yields of runoff, suspended sediment, nitrate and phosphate to the Zarivar lake during the study period were obtained to be 9.7 Mm3, 685.4 t, 25.4 t and 1.15 t, respectively. Almost seven storms were occurred during the same period due to which 1.61 Mm3 runoff, 685.4 t suspended sediments, 4 t nitrate and 211 Kg phosphate were transported. Some 8.1 Mm3 runoff, 718.65 kg suspended sediments, 21.4 t nitrate and 994.35 Kg phosphate were also entered into the Zarivar lake during base flow condition. The results of this study showed that northern parts of the watershed mainly contributed in runoff and nitrate yields. The maximum suspended sediments were also yielded by northern and western parts of the watershed. Whereas, the western parts of the watershed yielded the maximum phosphate to the Zarivar lake. The maximum contribution of runoff, suspended sediments, nitrate and phosphate were respectively happened in spring and winter seasons. About 82 percent of suspended sediments entered to the Zarivar lake during the study period just by one spring event with a duration of some 50 h. It clearly revealed more temporal variability of the suspended sediment and therefore further precaution for better management of soil and water resources of the closed Zarivar lake watershed.